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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tWeFEVg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l^MzN  
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, q.YfC  
DL'iS  
x#.C4O09  
[U@; \V$  
  class filler UBv@+\Y8m  
  { v *-0M  
public : @%ip7Y]e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RoGwK*j0+  
} ; W,^W^:m-x  
q@hzo>[  
K14^JAdY/  
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=qb^~ l  
1 rs&74-  
DV)3  
pCh2SQ(Q>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -s|8<A||"  
J (4"S o_  
d?AlI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Sq\(pfv o  
NEt1[2X%  
2 dp>Z",  
wr(*?p]R  
二. 战前分析 r}#\BbCv;7  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 z!;1i[|x  
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 BVsD( @lX  
fA/m1bYxg  
(Rt7%{*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o2z]dTJ}o  
  /* --------------------------------------------- */ [u}(57DS  
vector < int *> vp( 10 ); 2%RNq<{Z_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zmj"fN{\  
/* --------------------------------------------- */ t\P<X^d%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *Xo]-cKL0  
/* --------------------------------------------- */ (+uj1z^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tGA :[SP  
  /* --------------------------------------------- */ X\$ 0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7 >iU1zy  
/* --------------------------------------------- */ g V5zSudW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D8&`R  
,Ys"W x  
3pf[M{dG  
~x#w<0e>  
看了之后,我们可以思考一些问题: y[B>~m8$  
1._1, _2是什么? HK\~Qnq  
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。 ~'37`)]z  
2._1 = 1是在做什么? =K'cM=WM6  
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。 QrO\jAZ{Ag  
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。 cdqB,]"  
sGh(#A0Pt  
2(5ebe[  
三. 动工 qTZFPfyU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n  -(  
su*Pk|6%  
m]i @ +C  
kmzH'wktt  
template < typename T > 3(C\.oRc  
class assignment DCqY|4Qc  
  { .ERO|$fv  
T value; Oo kh<ES>  
public : f&v9Q97=  
assignment( const T & v) : value(v) {} "ju6XdZo  
template < typename T2 > ;7N{^"r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AJ#Nenmj  
} ; R.=}@oPb  
CLvX!O(~  
l Va &"   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r.7$&BCng  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )95f*wte  
p<=$&*  
{(r6e  
*CHI2MB  
  class holder dy_:-2S  
  { =zQN[  
public : %p%%~ewmx  
template < typename T > q, O$ %-70  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g}@OUG"D  
  { YPHS 1E?  
  return assignment < T > (t); LL:_L<  
} k)EX(T\  
} ; >EY3/Go>  
vpmj||\-  
.\>v0Du  
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: MEB it  
cnTaJ/o  
  static holder _1; vWAL^?HUP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I`NjqyTW  
$DG?M6   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~69&6C1Ch  
而不用手动写一个函数对象。  w@,zFV  
P.gb 1$7<  
'7O3/GDK  
Gea\,{E9xA  
四. 问题分析 13taFV dU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {<<U^<6}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 1GzAG;UUo6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,v"YqD+GC5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x.-+[l[1 !  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 / m=HG^!  
-'6Dg  
五. 问题1:一致性 yPq'( PV  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| AK@9?_D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /Rl6g9}  
3Z1CWzq(  
struct holder O({2ivX  
  { `V##Y  
  // .V,@k7U,V  
  template < typename T > FSND>\>  
T &   operator ()( const T & r) const p, #o<W  
  { P&f7@MOV.P  
  return (T & )r; J{Q|mD=  
} ~@}Bi@*  
} ; 5{g?,/(  
%7|9sQ:  
这样的话assignment也必须相应改动: rW$[DdFA5{  
s0vDHkf8  
template < typename Left, typename Right > \-g)T}g,I  
class assignment |ZmUNiAa  
  { VVlr*`  
Left l; q<M2,YrbAI  
Right r; jyCXJa-!-  
public : q@{Bt{$x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GWfL  
template < typename T2 > $&=S#_HQS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vam;4vyu  
} ; 7'Mm205\  
RCpR3iC2  
同时,holder的operator=也需要改动: 4%4 }5UYN  
W)bLSL]`E  
template < typename T > 1jcouD5?H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }~L.qG  
  { {tWf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  qi^7  
} ~A\GT$  
> ;*b|Ik  
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。 y+NN< EY@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `x*Pof!Io  
[TmIVQ!B  
return l(rhs) = r; c24dSNJg,  
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。 U>Slc08N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Qnsi`1mASr  
iUN Ib  
template < typename Tp > VXwU?_4J.  
class constant_t #"G]ke1l$  
  { lgk  .CC  
  const Tp t; e~=;c  
public : GB=X5<;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LU!a'H'Q  
template < typename T > vQ 6^xvk]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xA$XT[D  
  { 4\iOeZRf  
  return t; ]Gsv0Xk1  
} s*.hl.k.  
} ; T{-CkHf9Q  
5j?3a1l0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yd d7I&$  
下面就可以修改holder的operator=了 \XZ/v*d0  
"~|6tQLc  
template < typename T > gi1^3R[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nWw":K<@Q_  
  { Q~#Wf ?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .(cw>7e3D  
} R\!2l |_  
I=`U7Bis"  
同时也要修改assignment的operator() Fj2BnM3#  
;~m8;8)  
template < typename T2 > uxr #QA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S4_YT@VD%  
现在代码看起来就很一致了。 a .k.n<  
f*?]+rz  
六. 问题2:链式操作 iP7(tnlW$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rX2.i7i,  
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。 {8W'%\!=  
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。 m;GCc8  
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。 wfLaRP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0x@6^ %^\  
*Q "wwpl?  
template < typename T > [1Qo#w1  
struct result_1 +nFu|qM}  
  { <Z mg#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lR6@ xJd:@  
} ; n{ar gI8wF  
m#| 9hMu  
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: Q+{xZ'o"Z  
Rl?_^dPx  
template < typename T > f.KN-f8<F  
struct   ref YJT&{jYi  
  { OrY/`+Cog  
typedef T & reference; iP ->S\  
} ; r@H /kD  
template < typename T > "#2a8#  
struct   ref < T &> nFHUy9q  
  { ^ B fC  
typedef T & reference; )q8pk2  
} ; K0|FY=#2y  
d:C'H8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #A JDWelD  
RbOUfD(J4  
template < typename T > }C"%p8=HM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const V^bwXr4f  
  { ?BeiY zg  
  return l(t) = r(t); .ypL=~Rp  
} ^@s1Z7  
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。 Ot_]3:`J~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6]WAUK%h  
|\pj;XU  
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 t%/&c::(6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |4;Fd9q^m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,~N/- 5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FrGgga$  
最后的布局是: hF~n)oQ  
                Add `ts$(u.w  
              /   \ k8&;lgO '  
            Divide   5 nv|NQ Tk  
            /   \ |6sp/38#p  
          _1     3 _Xe>V0   
似乎一切都解决了?不。 un mJbY;t  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 O:;w3u7;u  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 c_$=-Khk  
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: l *(8i ^  
K_|k3^xx"  
template < typename Right > O`IQ(,yef  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'T*&'RQr  
Right & rt) const  dVtG/0  
  { 6_GhO@lOG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); itt3.:y  
} S6Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qZ}^;)a^  
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。 vxBgGl  
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。 C!<Ou6}!b  
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。 H(ARw'M  
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。 )4e.k$X^  
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? _YhES-Ff  
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: l`lk-nb  
{T$9?`h~M  
template < class Action > Cgk<pky1  
class picker : public Action y@S$^jk.  
  { 3)<yod=  
public : *SJ_z(CZm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {#vgtgBB  
  // all the operator overloaded y&$A+peJ1  
} ; gV's=cQ  
s%7t"-=&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  ~d.Y&b  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: DN>[\hg  
{BN#h[#B{  
template < typename Right > G5BfNU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LYTdTP  
  { ,q`\\d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Xx~Bp+  
} O m|_{  
I3L<[-ZE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zFfr. g;L  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 gD @){Ip  
_`j7clEz  
template < typename T >   struct picker_maker BA:VPTZq  
  { e8a+2.!&\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Hk3sI-XkA  
} ; Woy m/[i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I^-Sb=j?Z  
  { NIry)'"  
typedef picker < T > result; 0 1rK8jX  
} ; Q->sV$^=T  
i>`%TW:g  
下面总的结构就有了: Naf0)3q>!  
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。 v0{i0%d,?  
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。 W:2( .?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kiaw4_  
至此链式操作完美实现。 Ty?cC**  
z2~ til  
/{ g>nzP  
七. 问题3 kS);xA8s]  
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~OvY  
b{&)6M)zo  
template < typename T1, typename T2 > M'O <h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?dg [:1R}  
  { Se}c[|8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j3V -LnA  
} 194)QeoFw  
ydA8wL  
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: TF\C@4Z  
S9y}  
template < typename T1, typename T2 > v@L;x [Q  
struct result_2 U?Zq6_M&  
  { 6<QQ@5_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @Cyvf5|bL  
} ; 4xje$/_d  
WSB 0~+  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? sY&IquK^  
这个差事就留给了holder自己。 B~ GbF*j  
    .*Y  
*i%.;Z"  
template < int Order > =8. ,43+  
class holder; X&`t{Id?6  
template <> E{`fF8]K  
class holder < 1 > 45c$nuZ  
  { *] ) `z8Ox  
public : ]h+j)J}[A  
template < typename T > R 'zWYQ  
  struct result_1 FcU SE  
  { uw_Y\F-$  
  typedef T & result; R&k<AZ  
} ; 8OU\V5i[,q  
template < typename T1, typename T2 > 7`'Tbp  
  struct result_2  eq;uO6[  
  { 583|blL  
  typedef T1 & result; Ve; n}mJ?  
} ; ;?p>e'  
template < typename T > _]H&,</  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YU'E@t5  
  { e*NnVys  
  return (T & )r; hHnYtq  
} <PH #[dH  
template < typename T1, typename T2 > n{mfn *r.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^u ~Q/ 4  
  { hz@bW2S.  
  return (T1 & )r1; /y}xX  
} G_,jgg7  
} ; )Ql%r?(F+  
/*mI<[xb  
template <> |@d\S[~^G  
class holder < 2 > + cN8Y}V  
  { b8 likP"T  
public : vl:KF7:#m  
template < typename T > uK Hxe~  
  struct result_1 }o`76rDN  
  { ?6WY:Zec@  
  typedef T & result; jNk%OrP]  
} ; MQ6KN(?\ZL  
template < typename T1, typename T2 > ZD{LXJ{Vm  
  struct result_2 q(84+{>B  
  { 4^:=xL  
  typedef T2 & result; ( a#BV}=  
} ; Sdryol<  
template < typename T > <)D$51 &0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ysv" 6b}  
  { PdWx|y{%  
  return (T & )r; D*d]aC  
} Y}wyw8g/  
template < typename T1, typename T2 > C,4e"yynb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I; rGD^  
  { jmZI7?<z  
  return (T2 & )r2; 8Zd]wYO  
} UkFC~17P  
} ; ^iV)MTT  
PCtzl )  
'm$L Ij?@  
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> >。 (#c:b  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r9?Mw06Wc5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f3y=Wxk[  
G18b$z  
return l(i, j) = r(i, j); |2A:eI8 ^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pMM8-R'W-  
"3J}b?u_[  
  return ( int & )i; G 01ON0  
  return ( int & )j; q!@4~plz  
最后执行i = j; =Dj#gV  
可见,参数被正确的选择了。 4_ML],.  
xskz) kk  
6ik$B   
v`T c}c '  
E!F^H^~$8  
八. 中期总结 ) )Za&S*<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;$Jo+#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <C*hokqqP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Dw"\/p:-3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .e-#yET  
*0ro0Z|Iq  
uXiN~j &Be  
k;Y5BB  
`WS&rmq&'  
B33\?Yj)  
九. 简化 /gas2k==^  
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。 l U]nd[x  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qxc[M8s  
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: qe\5m.k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n=q 76W\  
  +-*/&|^等 !VzC&>'v^9  
2. 返回引用。 J .<F"r>  
  =,各种复合赋值等 ^ZCD ~P_=  
3. 返回固定类型。 RM/ 0A|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1Z&(6cDY8M  
4. 原样返回。  L"aeG  
  operator, /mZE/>&~ ,  
5. 返回解引用的类型。 2Khv>#l  
  operator*(单目) 5lum$5  
6. 返回地址。 Uw:"n]G]D?  
  operator&(单目) HVAYPerH  
7. 下表访问返回类型。 E" vS $  
  operator[] z(~_AN M4,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pK4)yu+  
  operator<<和operator>> eJX#@`K  
lLIA w$  
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。 V VCZ9MVJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *NQ/UXE  
R|Q?KCI&  
template < typename Left > k;W XB|k  
struct value_return |l!aB(NW  
  { vKR[&K{Z|  
template < typename T > D/' dTrR  
  struct result_1 WY]s |2a  
  { }K9H^H@r!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6w77YTJ  
} ; TsZ@  
>-c8q]()ly  
template < typename T1, typename T2 > 6H|S;K+  
  struct result_2 Mb=" Te>|  
  { Ir]\|t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?@89lLD  
} ; %|4UsWZ  
} ; FgO)DQm  
M^I(OuRMeI  
aQ~s`^D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %XTI-B/K  
XfmwVjy  
下面我们来剥离functor中的operator() DTs;{c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !&\INl-Z  
D`AsRd  
return l(t) op r(t) QSj]ZA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) . ]M"# \  
return op l(t) t g/H2p^Y  
return op l(t1, t2) O H7FkR  
return l(t) op ctV,Q3'Z  
return l(t1, t2) op I 2DpRMy  
return l(t)[r(t)] H[|~/0?K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v8D C21pb  
We z 5N  
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: J^/p(  
单目: return f(l(t), r(t)); PRT +mT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  C.QO#b  
双目: return f(l(t)); U<-D(J  
return f(l(t1, t2)); "I TIhnE  
下面就是f的实现,以operator/为例 "h ^Z  
5:U so{  
struct meta_divide tI{_y  
  { {^\r`V p  
template < typename T1, typename T2 > /Q )\+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Np)lIGE  
  { (9h`3#  
  return t1 / t2; cGD(.=  
} q,6DEz  
} ; Xm 2'6f,  
u-C)v*#L  
这个工作可以让宏来做: {y;n:^  
Xry4 7a )  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ . [ mR M  
template < typename T1, typename T2 > \ [S W_C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =rK+eG#,  
以后可以直接用 FGQzoS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3k?X-|O8AZ  
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 Q5_o/wk  
(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。。。) W}1 ;Z(.*  
K4);HJ|=  
snikn&  
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 'P}0FktP`  
,v&(YOd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EZ`{Wnbq  
class unary_op : public Rettype VD\=`r)nT  
  { cs'{5!i]  
    Left l; cFWc<55aX6  
public : a@*\o+Su  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e~':(/%|5;  
u~-8d;+?y  
template < typename T > :a)u&g@G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tRfo$4#NY  
      { 40<mrVl  
      return FuncType::execute(l(t)); ! v0LBe4  
    } fd2T=fz-  
= 9]~ yt  
    template < typename T1, typename T2 > E@3aI Axh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w1DV\Ap*  
      { m9Hit8f@Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XSl GE9]AG  
    } >e"#'K0?\  
} ; t<viX's  
IB7E}56l  
E\,-XH  
同样还可以申明一个binary_op e)O 4^#i  
8*T=Xei8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d<N:[Y\4l  
class binary_op : public Rettype ( ICd}  
  { {8%a5DiM  
    Left l; }!C)}.L<  
Right r; {,~3.5u   
public : q%?in+l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w)Qp?k d  
A$:U'ZG_  
template < typename T > ,Vk3kmuvr]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KMjhZap%  
      { *w&Y$8c(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P}7'm M  
    } 9j9TPyC/2  
vOpK Np  
    template < typename T1, typename T2 > '(L7;+E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DZ PPJ2}  
      { )f<z% :I+Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8q}q{8  
    } wx0j(:B]  
} ; ?oHpFlj  
r #cGop]  
^qD$z=z-  
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 *6DB0X_-}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tHwMX1 IG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <;Zmjeb+#  
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。 D\NKC@(M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o="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。。。 76h ,]xi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u frL<]A  
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) #Kex vP&*  
下面是修改过的unary_op ~g ZLY ls  
FSW_<%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  DwE[D]7o  
class unary_op _C[q4?  
  { !\.pq  2  
Left l; |_aa&v~  
  wHMX=N1/  
public : zL`iK"N`  
MXNFlP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qm8B8&-  
41?HY{&2  
template < typename T > \B,@`dw  
  struct result_1 .jT#:_  
  { h-<81"}j1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Jgd'1'FOs  
} ; UJ7*j%XQz_  
;dZZ;#k%  
template < typename T1, typename T2 > %^GfS@t  
  struct result_2 a>I+]`g  
  { kr:^tbJ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BdblLUGK#  
} ; J({Xg?  
ca*DZG/  
template < typename T1, typename T2 > >T3-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3z9d!I^>k  
  { !_D0vI;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gANuBWh8T  
} {|_M # w~&  
?2{Gn-{  
template < typename T > })8N5C+KU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?5|>@>  
  { 6J6BF%  
  return OpClass::execute(lt(t)); sF?TmBQ*  
} ^"1n4im  
)SRefW.v  
} ; pF:$  ko  
)<;Y-u.UW  
l2rd9 -T  
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 0s3%Kqi[  
好啦,现在才真正完美了。 }mq6]ZrK  
现在在picker里面就可以这么添加了: )j(7]uX`  
(X1e5j>Ru  
template < typename Right > [-k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bvr^zH,C  
  { 2 %@4]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O%zU-_|*  
} z.9U}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。 G"U9E5O  
M!A}NWF  
," Wr"  
RJ ||}5  
}{qZ[/JwqN  
十. bind 6YLj^w] %  
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。 @6F#rz  
先来分析一下一段例子 nE&@Q  
?{|q5n  
# 448-8x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} % X+:o]T  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X!Mx5fg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J^nBdofP  
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。 DV+xg3\(>1  
我们来写个简单的。 V2?=4mb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^aMg/.j  
对于函数对象类的版本: @+M /&  
'(VJ&UlS2  
template < typename Func > KRLQ #,9  
struct functor_trait a 3b/e8c  
  { /-ch`u md  
typedef typename Func::result_type result_type; be{H$9'  
} ; _ Yx]_Y9I  
对于无参数函数的版本: z8~NZ;A  
:q7Wy&ow  
template < typename Ret > =wHVsdNCN  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *_{j=sd  
  { MS>Ge0P("~  
typedef Ret result_type; ia~HQ$'+n  
} ; Xy&A~F  
对于单参数函数的版本: Ar|0b}=)>  
0hNA1Fh{U  
template < typename Ret, typename V1 > f ue(UMF~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .E1rqBG  
  { E7 Ul;d  
typedef Ret result_type; -M~:lK]n   
} ; %lx!. G  
对于双参数函数的版本: u+e{Mim  
ua Gk6S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > o&zJ=k[4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C12Fl  
  { 2dcV"lY  
typedef Ret result_type; `$<.pOm  
} ; 9y8&9<#  
等等。。。 qQ/^@3tXL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4 Y9`IgQ  
4*#18<u5  
template < typename Func > :WS@=sZN  
struct func_return V`d,qn)i  
  { Z1f8/?`W  
template < typename T > b:m88AG  
  struct result_1 6|%?tex  
  { LTCb@L{^i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "]x'PI 4J  
} ; qzLPw*;  
D~iz+{Q4  
template < typename T1, typename T2 > 1 ~*7f>  
  struct result_2 Y;Dp3v !  
  { &|ex`nwc0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r:'.nhe  
} ; w"|L:8  
} ; Z'W =\rl  
)5JFfp)#  
vjCu4+w($Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 TR`U-= jH,  
t!X. |`h  
template < typename Func, typename aPicker > EhvX)s  
class binder_1 7~ p@0)''  
  { [`[|l  
Func fn; v`x.)S1  
aPicker pk; 1Z2HUzqh.  
public : }W8;=$jr  
V>LwqS~`  
template < typename T > RnE4<Cy  
  struct result_1 rJT a  
  { `r':by0M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /NFj(+&g+  
} ; aCj&O:]=  
GPudaF{  
template < typename T1, typename T2 > 0<@KG8@hI;  
  struct result_2 n\'4  
  { lh7#t#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (gU!=F?#m  
} ; T2W eE@o  
|F[+k e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hH 3RP{'=  
s`8= 3]w  
template < typename T > Y =I'czg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i)#dWFDTv  
  { 5H9z4-i x?  
  return fn(pk(t)); _8J.fT$${  
} TDjm2R~9FS  
template < typename T1, typename T2 > HM1Fz\Sf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I6av6t}  
  { LA5(sp@O  
  return fn(pk(t1, t2)); & h)yro  
} hWLA<wdb  
} ; ZvX*t)VjTz  
2MIi=c:oqK  
i9|Sa6vuI  
一目了然不是么? BwpqNQN  
最后实现bind U9 s&  
xm~`7~nFR  
@b%=H/5\  
template < typename Func, typename aPicker > d&Zpkbh"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G>}255qY  
  { X`K<>0.N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :eCwY  
} Pmx -8w  
Mfuv0P~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JPHL#sKyz  
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。 eM6<%?b  
h,N?Ab'S  
十一. phoenix _;y9$"A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]s'as9s9  
RbnVL$c  
for_each(v.begin(), v.end(), ; DR$iH-F  
( &r /Mi%  
do_ g:@#@1rB6  
[ "HIRTE;&  
  cout << _1 <<   " , " %wy.TN  
] ="H`V V_  
.while_( -- _1), t3_O H^  
cout << var( " \n " ) 2F.;;Ab  
) <'oQ \eB  
); ]%H`_8<gc  
hn@08t G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: q<|AZ2Ai  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor JH9J5%sp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZMlm)?m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !Ai@$tl[S  
(w3YvG.  
3nQ`]5.Q w  
template < typename Cond, typename Actor > v\ )W?i*l  
class do_while g3y~bf  
  { TD0 B%  
Cond cd; 8GUX{K  
Actor act; #;yZ  
public : r#a=@  
template < typename T > x 9fip-  
  struct result_1  =:pJ  
  { 5t]H?b8  
  typedef int result_type; XRi8Gpg  
} ; kDxFloK  
8l rpve  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $U~]=.n  
0GeTS Fj  
template < typename T > /U9"wvg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #"~<HG}bR/  
  { Fx.=#bVX7  
  do 5 7c8xk[.2  
    { nNn :-  
  act(t); "chDg(jMZ  
  } + ePS14G  
  while (cd(t)); S,he6zS  
  return   0 ; 7kE n \  
} %'pgGC"|  
} ; a:w#s}bL  
xA*<0O\V  
G 3ptx! D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VOLj>w  
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。 +M/ %+l  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 dy[X3jQB  
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。 7%M_'P4 V  
下面就是产生这个functor的类: ckCE1e>s  
|sE'XT4ag  
K-Ef%a2#`  
template < typename Actor > es7=%!0  
class do_while_actor @r1_U,0e  
  { kAUymds;O  
Actor act; BI@[\aRLQ  
public : 1 'Dai`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pQB."[n  
Q~9^{sHZjP  
template < typename Cond > Ny/MJ#Lq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VIf.q)_k  
} ; t]G:L}AOl  
JBZ@'8eqi]  
-KbYOb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 JucY[`|JV  
最后,是那个do_ jPkn[W# 6  
hDGF7  
#/37V2E  
class do_while_invoker ,V}WM%Km  
  { ^iYj[~  
public : u*9V&>o  
template < typename Actor > l'E6CL}@[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6Kz,{F@  
  { tZo} ;|~'  
  return do_while_actor < Actor > (act); @C aG9]  
} klhtKp_p  
} do_; qqU 64E  
FpU>^'2]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Flb&B1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pfI&E#:5  
最后来说说怎么处理break和continue 8q7b_Pq1U  
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。 e+K^A q  
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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