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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0P&rTtU6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 eBBqF!WDb  
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, ^JJ*pT:  
qAHQZKk  
>t3%-Kc  
0x[v)k9"0  
  class filler -7$7TD`'7  
  { DMsxHAE1  
public : QUwSnotgU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  b-yfBO  
} ; wHAoO#`wn5  
kk )9!7  
~bg?V0  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 5fDVJE "9"  
Nz\=M|@(#  
gb( a`  
0a ZplE,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ggXg4~WL  
J *5 )g  
m ['UV2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \Om.pOz  
K;k&w; j  
q0SYV  
MXq+aS{  
二. 战前分析 \l"1Io=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6;"jq92in*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 R>BnUIu  
-5\hZ!!J2  
u @?n3l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oZQ% P  
  /* --------------------------------------------- */ Uf 1i "VY  
vector < int *> vp( 10 ); Xg_M{t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f{t5r  
/* --------------------------------------------- */ IlN9IF\9L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9l+'V0?`  
/* --------------------------------------------- */ -}AAA*P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PB(mUD2"r  
  /* --------------------------------------------- */ &k+ jVymH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4w<U%57  
/* --------------------------------------------- */ f]jAa?d T&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6X$]d^)h{  
iqRk\yq<  
Y1h8O%?  
[z5pqd-  
看了之后,我们可以思考一些问题: x9hkE!{8  
1._1, _2是什么? o cotO  
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。 g+bc4eU  
2._1 = 1是在做什么? [u`v'*0d  
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。 \L($;8` \  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 %scSp&X  
}4Ef31X8q  
q@1b{q#C5  
三. 动工 >TK:&V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U(4>e!  
[AstD9  
*9Ej fs7L  
]+@@{?0  
template < typename T > VJ8cls<  
class assignment s{#rCc)  
  { P+tRxpz  
T value; +*Y/+.4WE$  
public : JPJ&k( P  
assignment( const T & v) : value(v) {} IH(]RHTp%  
template < typename T2 > 4^/MDM@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F%Oy4*4  
} ; yr8 b?m.x  
]q~ _  
G6]W'Kk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pN|BtrN{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X,DG2HT  
7jPPN  
f*)8bZDD  
>r J9^rS  
  class holder l6] :Zcd0  
  { !6{; z/Hy  
public : Gi]R8?M  
template < typename T > W@Et  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *DfwTbg|  
  { E}LYO:  
  return assignment < T > (t); =BW;n]ls  
} YflM*F`  
} ; 6b`3AAGU"  
#29m <f_n  
_ `5?/\7  
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: $2I^ ;5r[  
4BF \- lq~  
  static holder _1; @#m@ .   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )nE=H,U?y  
\JjZ _R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;:nx6wi  
而不用手动写一个函数对象。 O1]L4V1iH  
wyWe2d  
/&1FgSARK  
 }^3CG9%  
四. 问题分析 X0G6W p  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >8%<ML  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \zOo[/-<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~gZ"8frl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K{DsGf ,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Cb:}AQ=  
'y_<O|-  
五. 问题1:一致性 s9^r[l@W0U  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| g }\ G@7Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xb8S)zO]Q  
5A Fy6Ab  
struct holder 1j4tR#L  
  { ^phgNzD  
  // qrdA4S  
  template < typename T > my|]:(_0d  
T &   operator ()( const T & r) const DD$YMM  
  { -(~OzRfYi  
  return (T & )r; %)'# d  
} dZMf5=tb  
} ; `hpX97v  
<cig^B{nX  
这样的话assignment也必须相应改动: _TLB1T^/4  
ArK%?*`5  
template < typename Left, typename Right > KNvvYwFH]  
class assignment 0i|z$QRL~  
  { K9 G1>*  
Left l; ZH<: g6  
Right r; oyfY>^bs  
public : kz=Ql|@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZRCm'p3  
template < typename T2 > $F&m('aB8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } kxvzAKz~  
} ; GQ -fEIi{  
]]"O)tWHj  
同时,holder的operator=也需要改动: gdr"34%vbM  
P6G&3yPt  
template < typename T > , yd]R4M  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "|k 4<"]  
  { +wPXDN#R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;zF3e&e(  
} VA D9mS^~  
<A~a|A-QFR  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 r3OR7f[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vIzREu|5  
`PoFKtVX M  
return l(rhs) = r; Gn?NY}.S  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 r%=}e++^%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T5<851rH  
'GyO  
template < typename Tp > b aO ^Z  
class constant_t (i2R1HCa  
  { uE'O}Y95  
  const Tp t; b@s6jNhVO^  
public : >(.GIR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AX{X:L8Ut2  
template < typename T > f\+E&p.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .m gm1zz  
  { 70Z#Ej  
  return t; \img   
} 'r 0kX||  
} ; NB^+Hcb$  
ojva~mnFf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +`RQ ^9  
下面就可以修改holder的operator=了 on^m2pQ *p  
\>]C  
template < typename T > aTWCX${~b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w! kWG,{C  
  { '73g~T%$^*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'X%5i2  
}  |43dyJW  
rGDx9KR4K!  
同时也要修改assignment的operator()  Q4R*yRk  
ye^*Z>|  
template < typename T2 > d!P3<:+R[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7ciSIJ  
现在代码看起来就很一致了。 ;}>g/lw  
 Gv(?u  
六. 问题2:链式操作 P Y&(ObC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >.=v*\P  
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。 o)]mJb~XG-  
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。 RW4,j&)  
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。 UFSbu5 j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uB@~xQ_V  
T1*%]6&V|  
template < typename T > &# < M o  
struct result_1 G^%FP!'D?  
  { G2y`yg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ? h |&kRq  
} ; Kj{(jT  
Hy~+|hLvh  
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: Rt+ak}  
@,^c?v  
template < typename T > V1-URC24vd  
struct   ref jY1^I26E  
  { uB1>.Pvxb  
typedef T & reference; k[Ue}L|  
} ; |L<p90  
template < typename T > Da3Z>/S  
struct   ref < T &> tv 7"4$T  
  { h1 npaD!  
typedef T & reference; nRHxbE}::  
} ; EA``G8Vn>  
+bDBc?HZ{$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X/BcS[a  
e0:[,aF`  
template < typename T > %o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <p5?yF  
  { 4K(oOxc9.  
  return l(t) = r(t); +ktubJ@Qgj  
} IzI2w6a  
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。 4Q17vCC*n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y a/+|mv  
\=&F\EV  
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 M/a40uK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6* 6 |R93  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /6{P ?)]pE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 aN?^vW<  
最后的布局是: ?RPVd8PUhN  
                Add csjCXT=Ve  
              /   \ ,CxIA^  
            Divide   5  NIh?2w"\  
            /   \ S Rb-eDk'  
          _1     3 ,^1B"#0{C<  
似乎一切都解决了?不。 PJF1+I.%c#  
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。 :*I=' M9B  
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。 7U1^=Y@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: H8!)zZ  
5"9 '=LV~  
template < typename Right > z]/!4+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .LI(2lP  
Right & rt) const Zg&o][T  
  { 6Z#$(oC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G0Y]-*1  
} q|ZzGEj:OV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V\nj7Gr:sF  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 8pXqgIbmb  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2|A?9aE%0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Qf($F,)K  
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。 gwyX%9  
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? @j<Q2z^  
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: {\vcwMUzZ  
=Cc]ugl7-  
template < class Action > EC/=JlL`5  
class picker : public Action "lRxatM  
  { e'|IRhr  
public : \C<'2KZR,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {|B 2$1':  
  // all the operator overloaded S| |OSxZ  
} ; 0[ZB^  
j8)rz  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Oq*;GR(Q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: M2Jb<y]  
hem>@Bp'V  
template < typename Right > n{I1ZlEeh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7{lWg x  
  { : "^/?Sd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B|K^:LUk9  
} %v4*$E!f  
DX_?-jw})f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i`}!<{k  
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。 <Rfx`mn  
k&9[}a*  
template < typename T >   struct picker_maker 0at['zw  
  { wx8Qz,Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }R!t/ 8K  
} ; 4Opf[3]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4I8QM&7  
  { wvmcD%   
typedef picker < T > result; w0X})&,{`m  
} ; FQ>y2n=<d  
9]vy#a#  
下面总的结构就有了: ^'p!#\T;H  
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。 `ES+$O>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 M#k$[w}=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (#BOcx5J]  
至此链式操作完美实现。 dpvEY(Ds  
}g& KT!r  
39~te%;C7  
七. 问题3 BtrMv6  
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。 Q7]bUPDO  
GuC 9h^[=M  
template < typename T1, typename T2 > mwutv8?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =I0J1Ob  
  { T"3:dkQw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !0_/=mA^  
} A,EuUp  
yqC158 P  
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: @JPz|  
sI6I5  
template < typename T1, typename T2 > wf_ $#.;m  
struct result_2 ^^g u  
  { 4Uhh]/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,3 [FD9  
} ; t?H sfN  
mNlbiB  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  7LB%7~{<  
这个差事就留给了holder自己。 @KRia{  
    XAN.Plk  
{:#c1d2@8  
template < int Order > s"5nfl  
class holder; p fR~?jYzm  
template <> DzIV5FG  
class holder < 1 > 1)3'Y2N*  
  { \5-Dp9vG  
public : E`Br#"/Bl  
template < typename T > U|<>xe*|%  
  struct result_1 }`aT=_B  
  { LLL;SNY  
  typedef T & result; Zrzv';  
} ; ?<rZ9$  
template < typename T1, typename T2 > T$sm}=  
  struct result_2 YU XxQ|  
  { 6~l+wu<$  
  typedef T1 & result; N2 t`  
} ; SmAii}-jf  
template < typename T > rk47 $36X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .Fx3WryF  
  { ++eT 0  
  return (T & )r; u2IU/z8 ^  
} E#Ol{6  
template < typename T1, typename T2 > "ZL_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p,tkVedR  
  { \E'z+0  
  return (T1 & )r1; 9 e|[9  
} uPC(|U%  
} ; }:Y)DH% u  
yMD3h$w3a  
template <> CM6! 1 7  
class holder < 2 > [{>3"XJ'  
  { uqD|j:~ =k  
public : 5LZs_%#  
template < typename T > $wyPGok  
  struct result_1 4,f`C0>"  
  { f&txg,W,yv  
  typedef T & result; 7{]L{j-  
} ; !K+hXQE1  
template < typename T1, typename T2 > 1h#/8 X  
  struct result_2 NZO86y/  
  { ac6@E4 _  
  typedef T2 & result; :9e4(7~ona  
} ; ("YWJJ'H  
template < typename T > 1<cx!=w'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ; K,5qs  
  { |)br-?2  
  return (T & )r; <9\Lv]ng  
} i/Nc)kKL  
template < typename T1, typename T2 > KE~.f(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2`rJr  
  { C ^c <s  
  return (T2 & )r2; bc NyB$S  
} \qTp#sF  
} ; ^y%8_r&  
JDW/Mc1bh  
"Pu917_P  
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> >。 ?]aVRmL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: HXX9D&c4R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a^\ F9^j  
g}IOHE  
return l(i, j) = r(i, j); zl|+YjR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Qn~{TZz  
$Ld-lQsL  
  return ( int & )i; 2 6 >9$S  
  return ( int & )j; &gr  T@  
最后执行i = j; H/k]u)Gtv  
可见,参数被正确的选择了。 Y]^*mc0fE  
eA{A3.f"Hz  
72/ bC  
-8vGvI>  
'T(Q  
八. 中期总结 |onLJY7)  
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: s Ytn'&$\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4>2\{0r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O9m sPb:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <WnIJum  
#DARZhU)  
m%UF{I,  
^6Zx-Mf\  
wp'[AR}  
feH&Ug4?G  
九. 简化 g-,lY|a  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 -[&Z{1A4x4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gI9nxy  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Y^C(<N$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,1cpV|mAr  
  +-*/&|^等 s];0-65)  
2. 返回引用。  deq5u>  
  =,各种复合赋值等 6)W8HX~+  
3. 返回固定类型。 wkx#WC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $at\aJ  
4. 原样返回。 CIsX$W  
  operator, =[[I<[BZq  
5. 返回解引用的类型。 \}%_FnP0ZU  
  operator*(单目) .3jijc j  
6. 返回地址。 >o%X;U 3  
  operator&(单目) xwW(WHdC]  
7. 下表访问返回类型。 !I\eIV>0b  
  operator[] P : L6Zo-J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,7Ejb++/M,  
  operator<<和operator>> 9UV}`UM3V  
_/"e'@z  
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。 F>^KXq:Z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X\w["! B  
cvf?ID84  
template < typename Left > E{QjmlXQ<  
struct value_return +]GP"yv-  
  { q2OF-.rE  
template < typename T > }}u`*&,g  
  struct result_1 &;W K=#  
  { S,ud pQ7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U>00B|<GJ  
} ; kGC*\?<LmR  
^CM@VmPp  
template < typename T1, typename T2 > M,yxPHlN  
  struct result_2 I,05'edCQ  
  { +uj;00 D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IP-M)_I  
} ; NPFI^Uj#A  
} ; Z-pZyDz  
mey -Bn  
YXmy-o >  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1(*+_TvZ  
x^i97dZS^"  
下面我们来剥离functor中的operator() 1HqN`])l/j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t/%[U,m  
5\O&pz@D  
return l(t) op r(t) {5HQ=&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g z uWhQo  
return op l(t) "pcr-?L  
return op l(t1, t2) 9b&;4Yq!f  
return l(t) op b$pCp`/MT  
return l(t1, t2) op !6sR|c"~j  
return l(t)[r(t)] '/rU<.1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Os]. IL$  
44w "U%+  
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: ;% i-:<ac  
单目: return f(l(t), r(t)); 0LP0q9S:9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EP<{3f y  
双目: return f(l(t)); ^^24a_+2  
return f(l(t1, t2)); ~(NFjCUY?  
下面就是f的实现,以operator/为例 1K)9fMr]  
p%X.$0  
struct meta_divide ,`'A"]"  
  { wlh%{l  
template < typename T1, typename T2 > qlg.\H:W~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Jk:ZO|'Z  
  { ()$m9%x  
  return t1 / t2; [9}<N2,9z  
} ,J<+Wxz  
} ; w@YPG{"j  
Q,tjODc6n  
这个工作可以让宏来做: #,FXc~V  
#Aj#C>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [H9<JdUZ  
template < typename T1, typename T2 > \ V$iA3)7W%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /,j'V r\"  
以后可以直接用 8/y8tMm]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J-azBi  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 mi5bk>o  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) /xr75|-8  
ti]8_vP}*  
x>Dix1b:.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {K|ds($ 5  
>MhZ(&iD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q1 BpE8  
class unary_op : public Rettype Qw_> l}k/  
  { ;NAKU  
    Left l; ;<6S\  
public : >}C:EnECy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1N { >00  
h+cOOm-)  
template < typename T > hv#LKyp%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^)$T`  
      { 7s{['t  
      return FuncType::execute(l(t)); }s#4m  
    } '!4\H"t  
rJtk4hOF  
    template < typename T1, typename T2 > P.=Dd"La  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4{ZVw/VP,-  
      { yFDt%&*n^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); naeppBo  
    } zP@\rZ@4  
} ; onS4ZE3B  
*13-)yfd  
M0)ZJti  
同样还可以申明一个binary_op 9I#a{%A:  
%+#l{\z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O`PQ4Q*F  
class binary_op : public Rettype #"H<k(-Cz  
  { %RzkP}1>E  
    Left l; @kba^z  
Right r; Q'j00/K  
public : &`-e; Xt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yV6U<AP$3  
})q8{Qj!  
template < typename T > /nt%VLms %  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !HW?/-\,O  
      { O-~cj7 0\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !NKPy+v  
    } w2`JFxQ^x  
62[_u]<Yub  
    template < typename T1, typename T2 > 6pZ/C<Y|W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6$csFW3R  
      { O\@0o|NM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b=L|GV@$  
    } }Py Z{yS  
} ; tqKX\N=5^  
h<WTN_i}  
0f5)]  
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 em ]0^otM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6}\J-A/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Gq?>Bi;`  
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。 :0o]#7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i^4i]+  
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。。。 I Vw'YtZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wc}4:~  
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) <c [X^8   
下面是修改过的unary_op KJV],6d  
uL~.#Y_jQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E-?JHJloU  
class unary_op G?:5L0g  
  { |4` ;G(ta  
Left l; SK,UW6h  
  nEik;hAz  
public : RTL@WI  
i*+N[#yp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^c){N-G  
VlxHZ  
template < typename T > 1{h,LR  
  struct result_1 sHSg _/|  
  { d! _8+~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x!?$y_t  
} ; jF{\=&fU  
B+ZhQW  
template < typename T1, typename T2 > {iTA=\q2O  
  struct result_2 In#m~nE[M  
  { okbW.  ~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "z{ rC}  
} ; r+i=P_p  
QY1|:(  
template < typename T1, typename T2 > X@:@1+U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X`k#/~+0  
  { HQ/ Q"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a0&R! E;  
} )zo:Bo .<  
WiF6*]oI  
template < typename T > ?]58{O(?c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tE:6  
  { 6" GHVFB  
  return OpClass::execute(lt(t)); vu_ u\2d  
} 2P?|'U  
BPypjS0?8  
} ; QbEb} Jt  
T<u QhPMw  
SbD B[O%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug p</V_BIW  
好啦,现在才真正完美了。 XWf1c ~J  
现在在picker里面就可以这么添加了: JS(%:  
o/I`L  
template < typename Right > zdN(r<m9"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const GFYHt!&[\  
  { |OO2>(Fj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3TNj*jo  
} R9^R G-x  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 b|u0a6  
s )7sgP  
/"7_75 t  
~L=? F  
=(p]L  
十. bind eq7>-Dmi@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 jmn<gJ2Of  
先来分析一下一段例子 8'0I$Qa4  
Ab:+AC5{  
UO_tJN#X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -X,[NI3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Aiqn6BX{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G!5~`v  
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。 e<HHgC#J  
我们来写个简单的。 i-`J+8|d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h)sQ3B.}A  
对于函数对象类的版本: K&TO8   
2D ' $  
template < typename Func > DkeFDzQ5  
struct functor_trait XjU/7Q  
  { ~cb7]^#u1l  
typedef typename Func::result_type result_type; 9=p/'d8  
} ; LAU\.d  
对于无参数函数的版本: 05Y4=7,!  
oO&R3zA1d  
template < typename Ret > ko`.nSZ-k  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TX$4x~:  
  { E}8wnrxf  
typedef Ret result_type; ]seOc],4  
} ; >4]y)df5  
对于单参数函数的版本: bTW# f$q:4  
+VRM:&  
template < typename Ret, typename V1 > h0;R*c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }MW+K&sIh  
  { @Avve8S  
typedef Ret result_type; zT ; +akq  
} ; Q;y)6+VU4  
对于双参数函数的版本: o'Kl+gw4  
wlw`%z-B2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > YzeNr*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v)%0`%nSR  
  { tDn:B$*}W,  
typedef Ret result_type; 1Y(NxC0P=g  
} ; 4)NbQ[  
等等。。。 {&0u:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }ISc^W) t  
=.ReM_.  
template < typename Func > X}_Gk5q*  
struct func_return Y [%<s/  
  { s|9[=JMG  
template < typename T > ND\M  
  struct result_1 2OsS+6,[x  
  { 'QC'*Hl  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /xw}]Fa5  
} ; G:i>MJbxT  
nr- 32u  
template < typename T1, typename T2 > AY_GD ^  
  struct result_2 D&!c7_^  
  { f yhBfA:u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [SU;U['7  
} ; kB-]SD#  
} ; .0?A0D?sP  
 {B7${AE  
K7=> o*p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,U?^u%  
A#8J6xcSrL  
template < typename Func, typename aPicker > r&ux|o+  
class binder_1 lkJ"f{4f  
  { QyD(@MFxb  
Func fn; *1g3,NMA  
aPicker pk; L-1#n  
public : @!p0<&R@x  
@|EWif|  
template < typename T > sr-tZ^d5S?  
  struct result_1 e&-MP;kgW9  
  { Fuy"JmeR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PpezWo)9  
} ; !Wz4BBU8o  
`CY c>n"  
template < typename T1, typename T2 > x,LY fy"0  
  struct result_2 KtD XB>  
  { Hb3t|<z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; __|Y59J%  
} ; ;.Y-e Q,  
@wcrtf~{)&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .,<w_=  
q0L\{  
template < typename T > /z`.-D(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xiOAj"}~  
  { c'SjH".[  
  return fn(pk(t)); ;$'D13  
} I+W:}}"j  
template < typename T1, typename T2 > k|`Qk!tr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eL88lV]I  
  { cy0j>-z  
  return fn(pk(t1, t2)); VWrb`p@  
} mv>-XJ+  
} ; ~- eB  
5Zn:$?7  
^j7>Ul,  
一目了然不是么? *JF7 B  
最后实现bind `Gh J)WA<  
pU1miA '  
;e6L@)dp9  
template < typename Func, typename aPicker > >!bw8lVV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'Lh nl3  
  { 6'Q*SO;1gh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lQ&J2H<w  
} &Gs/#2XQ  
~rlPS#]o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 = OzpI  
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。 eh}|Wd7J  
Mh]4K" cs  
十一. phoenix Q7-'5s   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OmlM9cXm^4  
BvP++,a&Sa  
for_each(v.begin(), v.end(), XbIxGL  
( :+f6:3  
do_ sKC(xO@L;`  
[  E]W :  
  cout << _1 <<   " , " u Au'2M,_  
] 9r> iP L2H  
.while_( -- _1), 9SXpZ*Sx  
cout << var( " \n " ) 3hcWR'|  
) SB,#y>Zv?  
); ce:wF#Qs  
49= K]X  
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: (t5vBUj  
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 E Q]>^VE2B  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j\iNag(   
那么我们就照着这个思路来实现吧: ySHpN>U  
Z-3("%_$/  
+V;d^&S  
template < typename Cond, typename Actor > }=A+W2D  
class do_while eOahr:Db  
  { 1BSn#Dnj  
Cond cd; Q-J} :U  
Actor act; wb ^>/  
public : 6Ev+!!znu  
template < typename T > Tnas$=J  
  struct result_1 mQ3gp&d3W  
  { 5w5"rcV  
  typedef int result_type; 0E9 lv"3o  
} ; ,/Q`gRBh"  
hqa6aYY x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <5zr|BTF]F  
Zt}b}Bz  
template < typename T > P|ftEF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &FG0v<f5Pv  
  { 9Y?``QBN  
  do 5 %+epzy  
    { G 2uM6  
  act(t); $3xDjiBb  
  } 3;88a!AA!  
  while (cd(t)); P MI?PC[;  
  return   0 ; :s1.TQ;Y(  
} eQ,VK`7X  
} ; Y.kc,~vYL  
/#j)GlNp:  
`5n^DP*X  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SeuDJxqopD  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 %Vfr#j$=  
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。 58R.`5B  
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~4ik1 wq  
下面就是产生这个functor的类: 8( Q  
5 BeU/  
u Yc}eMb  
template < typename Actor > O&sUPv  
class do_while_actor V P(JV  
  { 7Kpv fyL{  
Actor act; 2InM(p7j~K  
public : u+c2 m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .g94|P  
_#we1m  
template < typename Cond > -s\R2_(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uQKo2B0  
} ; QcX&q%*0  
wbI1~/  
/#SH`ZK  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1GPBqF  
最后,是那个do_ "LH3ZPD  
?xuWha@:  
:w)9 (5  
class do_while_invoker di7cCn  
  { kOC0d,  
public : -j1]H"-  
template < typename Actor > *?A!`JpJn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'j!n   
  { ]W5p\(1g  
  return do_while_actor < Actor > (act); A\v53AT  
} dF5y' R'  
} do_; |io)?`pj  
[zSt+K;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PEaZ3{-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :ciD!Ly  
最后来说说怎么处理break和continue -Ir>pY\!  
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。  bDD29  
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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