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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I?f"<5[0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @;||p eU  
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, pWMiCXnW  
D"`%|`O  
{@Blj3;w}  
-6u H.  
  class filler 1t0b Uf;(M  
  { 5|yZEwq  
public : !Bag}|#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ot-(4Y  
} ;  Vil@?Y"  
<$"7~i /X  
lKf Mp1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: RM)1*l`!E  
 ]a78tTi  
Sv.KI{;v$  
{&u Rd?(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M#=Y~PU  
]MC/t5vCu  
6o$Z0mG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xg(<oDn+\  
; qO@A1Hq  
60~v t04  
"\NF  
二. 战前分析 OpYmTep#T\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .?A'6  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^/G?QR  
8r5xs-  
5fU!'ajaN7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )URwIe{  
  /* --------------------------------------------- */ wG_4$kyj  
vector < int *> vp( 10 ); (:ZPt(1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); EJO.'vQ  
/* --------------------------------------------- */ 4; ?1Kb#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y3D3.T6Q  
/* --------------------------------------------- */ .8-PB*vb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )8:n}w  
  /* --------------------------------------------- */ K3Huu!Tr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [0K=I64 z  
/* --------------------------------------------- */ 1Pu ,:Jt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q?W r7  
OdO{xG G@  
{PL,VY)Z  
baqn7k"  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7^HpVcSM  
1._1, _2是什么? "_t4F4z  
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。 X8 8F>1}  
2._1 = 1是在做什么? 8a7YHUL<3i  
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。 QT_Srw@  
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。 [70Y,,w  
wbBE@RU>!  
C2NzP& FD  
三. 动工 QDP-E[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SzRL}}I  
 1U  
nZe\5`  
AmZuo_  
template < typename T > I`lDWL  
class assignment [S%J*sz~  
  { HP#ki!'  
T value; M\I_{Q?_  
public : fH&zR#T7U4  
assignment( const T & v) : value(v) {} e!6eZ)l  
template < typename T2 > ubD#I{~J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OO$|9`a  
} ; ACgt" M.3F  
61G|?Aax  
-H4PRCDH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JW-|<CJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X!o@f$  
!!9{U%s  
.-J`d=Krp  
YRXK@'[=  
  class holder \{lE0j7}h  
  { :sFo  
public : f;R>Pr;rD  
template < typename T > fD0{ 5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .6LS+[  
  { Sq<3Rw  
  return assignment < T > (t); :r\xkHg/f  
} So?m?,!W  
} ; ej<`CQ  
:|=- (z  
h5 j<u  
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: TWtC-wI;  
)mj<{Td`  
  static holder _1; l4zw]AYk+X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iEe#aO"D!  
iFSJ4 W(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a"k'm}hVY$  
而不用手动写一个函数对象。 6`1k ^  
ekrBNDs9  
nYhp`!W4;  
'w:bs!  
四. 问题分析 *aI~W^N3  
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。 3XnE y +  
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。 # 9V'';:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZH!;z-R  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }H5/3be  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZxI]I1)  
V>AS%lXj  
五. 问题1:一致性 JfSdUWxT  
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?| ?x'w~;9R/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~C0 Pu.{o  
L -YNz0A  
struct holder  Ll?g.z"  
  { vABXXB  
  // >C:If0S4X  
  template < typename T > EPv%LX_j  
T &   operator ()( const T & r) const p x0Sy|  
  { Nvhy3  
  return (T & )r; =88t*dH(,"  
} g(nK$,c  
} ; 0juDuE?  
(V8?,G>  
这样的话assignment也必须相应改动: v O PMgEI  
!n:uiwh  
template < typename Left, typename Right > A=0@UqM  
class assignment Qd?CTYNsv  
  { *N`;I@Q"[  
Left l; a/:]"`)  
Right r; 1c / X  
public : K|Om5 p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C>NQ-w^  
template < typename T2 > oikxg!0S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Et.j1M|g  
} ; t|<FA#  
q#jEv-j.  
同时,holder的operator=也需要改动: /e .D /;]  
S{- f $Q*  
template < typename T > G@B*E%$9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Tn /Ut}]O  
  { 22|"K**3J|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >J>>\Y(p  
} lAz2%s{6  
I ld7}R  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 g1ytT%]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dGU8+)2cn  
K0v.3  
return l(rhs) = r; ?3Pazc]+|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 JA< :K0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jAZ >mo[  
H}B2A"  
template < typename Tp > Jl_~_Z  
class constant_t r,Ds[s)B  
  { v~f'K3fLp  
  const Tp t; <&6u]uKrW  
public : D,E$_0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4QO/ff[ o  
template < typename T > $e*B:}x}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k8 u%$G  
  { m9woredS,  
  return t; >gnF]<  
} qfa}3k8et  
} ; ~o i)Lf1  
l0:5q?g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 j3{HkcjJG  
下面就可以修改holder的operator=了 mTJ"l(,3  
jFG5)t<D  
template < typename T > EavX8r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'g~@"9'oe  
  { X>{p}vtvf>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R5gado  
} dl_{iMhF&E  
%Lyz_2q A  
同时也要修改assignment的operator() (_ U^  
-,|ha>r  
template < typename T2 > -Uri|^t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZL=N[XW4'  
现在代码看起来就很一致了。 -~\f2'Q  
^4 8\>-Q\  
六. 问题2:链式操作 e"~)Utk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gJk[Ja  
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。 q1w|'V  
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。 ,z[(k"  
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。 t$5jx  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZtR&wk  
26 ?23J ;  
template < typename T > Dp`HeSKU^  
struct result_1  $WR?  
  { Wy.";/C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >D~w}z/fk  
} ; 1AT'S;`  
|(RZ/d<X\a  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "$DldHC  
c|Y!c!9F  
template < typename T > _Z.cMYN  
struct   ref G5;V.#"Z[  
  { LN\[Tmd &  
typedef T & reference; ;y OD  
} ; M J\r 4n  
template < typename T > +sRP<as  
struct   ref < T &> :~D]; m  
  { U!0E_J  
typedef T & reference; "S(yZ6r"  
} ; p-Pz=Cx-  
rREzM)GA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /BKtw8  
{xToz]YA  
template < typename T > q#'VJA:A5&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p[-{]!  
  { OX^3Q:Z=  
  return l(t) = r(t); s/h7G}Mu  
} ul=7>";=|  
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。 ;s}3e#$L  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (Q_2ODKo  
K$ AB} Fvc  
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 1`QsW&9=b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: LABNj{=D!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :Y^I]`lR"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]u0Jd#@  
最后的布局是: PQ3h\CL1n  
                Add dyO E6Ex  
              /   \ s:b" \7  
            Divide   5 qtY m!g  
            /   \ \8>oJR 6  
          _1     3 6c &Y  
似乎一切都解决了?不。 >A=\8`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。 (bvoF5%  
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。 nB&j   
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: R04J3D|  
>0T Za  
template < typename Right > @[v8}D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !+KhFC&Py  
Right & rt) const e T-9  
  { 8&."uEOOU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Dft%ip2  
} pX_b6%yX(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 F~R7~ZE  
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。 7kd|K b(  
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。 OD|1c6+X  
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。 ,ux+Qz5(  
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。 ]7vf#1i<  
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? 7=3O^=Q ^Q  
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: hy!6g n  
n|C|&  
template < class Action > o_rtH|ntX5  
class picker : public Action 6pm~sD  
  { &D*8l?A/1f  
public : 9^\hmpP@D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N"1 QX6  
  // all the operator overloaded Q.ukY@L.'  
} ; 4U{m7[  
+*.1}r&  
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。 0Cq!\nzz  
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:  d1bhJK  
w+=Q6]FxJ  
template < typename Right > [b;Uz|o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'hIU_  
  { kFwxK"n@C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9|3o<  
} Z Xb}R^O-  
Y|RdzC M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h[Mdr  
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。 =fWdk\Wv  
vi|Zit  
template < typename T >   struct picker_maker |_nC6 ;  
  { ZAeQ~ j~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (}"S) #C  
} ; PpFsp( )x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ! Rvn'|!  
  { OoM_q/oI  
typedef picker < T > result; <\ETPL,<  
} ; 1Z 6SI>p  
!g2a|g   
下面总的结构就有了: = UUd8,C/  
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。 =YHt9fb$c  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 j ug'g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j+Zt.KXjT  
至此链式操作完美实现。 #_fY4vEO  
?gG,t4D  
>a@>N  
七. 问题3 +?V0:Kz]  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [+gzdLad  
pl\b-  
template < typename T1, typename T2 > 4>k I^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -[$&s FD  
  { 0'@u!m?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >?V<$>12  
} )&z4_l8`=  
]QS](BbD:  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: L#ZLawG  
(3O1?n[n  
template < typename T1, typename T2 > =ybGb7?  
struct result_2 zX~}]?|9  
  { WW6yFriuW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~S;!T  
} ; Lzz) n%y5  
!0Nf9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? rhoeZ  
这个差事就留给了holder自己。 x.\XUJ4x  
    lY,/ W  
+5-fk>o  
template < int Order > ZpWu,1  
class holder; .[,6JU%  
template <> 6|oWaA\gI  
class holder < 1 > }{mG/(LX8  
  { 045\i[l=  
public : p%8 v`  
template < typename T > !-RwB@\  
  struct result_1 !7c'<[+Hm  
  { |[ocyUsxX  
  typedef T & result; b^Z$hnh]S  
} ; u G[!w!e  
template < typename T1, typename T2 > N8 M'0i?  
  struct result_2 *%?d\8d  
  { ;dOs0/UM&  
  typedef T1 & result; Mciq-c)  
} ; JCcQd 01z  
template < typename T > {,Fcd(MU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :d({dF_k;p  
  { Q"'V9m7 i  
  return (T & )r; zDd5cxFdZ  
} OHhs y|W  
template < typename T1, typename T2 > I+~bCcgPi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eJ:Yj ~X`<  
  { NQR^%<hU  
  return (T1 & )r1; OAVQ`ek  
} 1MV@5j  
} ; B-dlm8gX  
] R<FKJ[  
template <> 2Y;!$0_rv  
class holder < 2 > 5%& ]  
  { H!. ZH(asY  
public : 3KT_AJ4}  
template < typename T > >fbo r'|  
  struct result_1 Qg>0G%cXU  
  { x ^[F]YU  
  typedef T & result; 4oN${7k0  
} ; v~`*(Hh  
template < typename T1, typename T2 > RM#fX^)=  
  struct result_2 zLK\I~rU!  
  { 3G.r-  
  typedef T2 & result; avy=0Jmj  
} ; J&_3VKrN  
template < typename T > 6qDfcs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e{JVXc[D  
  { :])JaS^  
  return (T & )r; >[8#hSk  
} S\b K+  
template < typename T1, typename T2 > niQcvnT4b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *;P2+cE>H3  
  { /.2qWQH  
  return (T2 & )r2; 9fMSAB+c%  
} .?Auh2nr  
} ; .<dOED{v  
/sV?JV[t  
@`Wt4<  
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> >。 6W:1>,xS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #!L%J<MX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fa yKM  
[G=:?J,P  
return l(i, j) = r(i, j); 5y}BCY2=/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KqK9X  
W\NG>t  
  return ( int & )i; 7$#rNYa,z  
  return ( int & )j; ke^d8Z.  
最后执行i = j; *:[b'D!A  
可见,参数被正确的选择了。 (:l(_-O  
5pmQp}}R  
o~k;D{Snr  
vS#{-X  
Rhv%6ekI  
八. 中期总结 C rfRLsN]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: zu C5@jy.x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2md.S$V$,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #EFMgQO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor fzyzuS$  
EU9[F b]  
)6 k1 P  
?lyltAxs'  
V pH|R  
*k4+ioFnKE  
九. 简化 L W?&a3e  
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。 A9iQ{l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _{mJ.1)V;  
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: ~hzEKvs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )\"I*Jwir  
  +-*/&|^等 q^%5HeV 2  
2. 返回引用。 =oPng= :  
  =,各种复合赋值等 q#|r   
3. 返回固定类型。 +NT:<(;|i5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fQ1 0O(`g,  
4. 原样返回。 j<@fT ewZ  
  operator, cPJ7E  
5. 返回解引用的类型。 T1bFxim#b  
  operator*(单目) pW7kj&a_.  
6. 返回地址。 G\):2Qz!|  
  operator&(单目) (Wn "3 ]  
7. 下表访问返回类型。 FTbtAlqh<  
  operator[] 4]]b1^vVj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jP7w6sk E  
  operator<<和operator>> wM0E%6 P  
&#Wkww&Y  
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。 u X> PefR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q~b_dx{m  
boIVU`F-!  
template < typename Left > d _uF Y:  
struct value_return g*28L[Q~  
  { w~n kNqm  
template < typename T > BPqwDj W  
  struct result_1 YY\Rua/nG  
  { I0(8Z]x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; a 1NCVZ  
} ; C?S~L5a#oC  
^ISQ{M#_  
template < typename T1, typename T2 > _Po#ZGm~  
  struct result_2 !bieo'c  
  { 8| Sba<d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ZRUh/<\[  
} ; [C2kK *JZ  
} ; }pt-q[s>  
J7_8$B-j7  
$=lJG(2%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "`[$&:~  
O8iu+}]/6  
下面我们来剥离functor中的operator() XA?WUR[e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `k!UjO72  
(%.</|u  
return l(t) op r(t) EtJD'&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F-$Kv-f  
return op l(t) }~V,_Fv  
return op l(t1, t2) Xa>}4j.  
return l(t) op `TOX1cmw  
return l(t1, t2) op NPP3 (3C  
return l(t)[r(t)] Y5Ft96o))x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I>\}}!  
V!\n3i?i  
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: q;KshpfRMD  
单目: return f(l(t), r(t)); ^fG`DjA)  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vrQFx~ZztH  
双目: return f(l(t)); !\3 }R25  
return f(l(t1, t2)); Qf" 6PJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 s!NisF  
`I@)<d  
struct meta_divide {rs6"X^  
  { 6NU8HJp  
template < typename T1, typename T2 > )ynA:LXx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2YaTT& J  
  { GCZu<,  
  return t1 / t2; t;oT {Hge  
} G[vUOEU ~O  
} ; a pKa4nI  
g<0w/n!jmC  
这个工作可以让宏来做: |3aS17yL>  
J6= w:c  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1k*n1t):  
template < typename T1, typename T2 > \ MM=W9#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O\3r%=TF  
以后可以直接用 LR hP7D+A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }rFThI  
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/hh 4ir  
(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。。。) 6vMDm0sv  
$>nkGb%Kp  
S.qk%NTTD  
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 t*eleNYeS~  
O7! fI'R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UUZ6N ZQI  
class unary_op : public Rettype e=0l<Rj  
  { :v|r=#OI  
    Left l; ](]*]a4ss  
public : $:xF)E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} u XaL  
3- 4Nad  
template < typename T > &@-1 "-H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,<`|-oa  
      { K]*g, s+  
      return FuncType::execute(l(t)); *Pa2bY3:  
    } &n}8Uw0440  
vcaBL<io  
    template < typename T1, typename T2 > {yGZc3e1j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ru#T^AI*^  
      { Z $ p^v*y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )6PJ*;p-  
    } ,?P8m"  
} ; Lw!?T(SK  
eTLI/?|+N  
i528e{&  
同样还可以申明一个binary_op bjU 2UcI"<  
!&1}w86  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a15,'v$O  
class binary_op : public Rettype B]&Lh~Im  
  { f hVbJU  
    Left l; >OF:"_fh  
Right r; wghFGHgw  
public : NN31?wt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dwm@E\^ihm  
WO.}DUfG+  
template < typename T > CpBQ>!CW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~}hba3&b;#  
      { ~{52JeUcP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !gD 3CA  
    } '8]|E  
&!H~bzg  
    template < typename T1, typename T2 > >cvE_g"?C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f\U?:8 3  
      { ^bZ<9}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k~'?"'  
    } l}U~I 3}).  
} ; [)C)p*!Y)  
FZe N,  
LAu+{'O\  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3fbD"gL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3n}s CEt=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WHhR )$zC  
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。 mcAH1k e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [Gh%nsH  
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)[-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ="'rH.n #  
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) $9j>VGf=  
下面是修改过的unary_op n1k$)S$iiy  
Wl9I`Itg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %XDip]+rb  
class unary_op A>&>6O4  
  { 1I:"0("}  
Left l; 2@=cqD7x  
  %^Q@*+{:f  
public : @w.b |  
;T"m [D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )-TeDIfm  
3cV+A]i  
template < typename T > #XYLVee,  
  struct result_1 gMoyy  
  { 'Wx\"]:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5VoOJ_hq  
} ; SevfxR  
g 'd*TBnk  
template < typename T1, typename T2 > .MzP}8^  
  struct result_2 #%} u8\q  
  { p;c_<>ws-Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IV 3@6t4k  
} ; w|hyU4- ^  
r(?'Yy  
template < typename T1, typename T2 > 0k] ju  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h M1&A  
  { qxecp2>U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /64^5DjTh  
} toYg$IV  
+r#=n7 t  
template < typename T >  5Xy^I^J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K{r1&O>W  
  { dwf #~7h_  
  return OpClass::execute(lt(t)); l9ch  
} MK!]y8+Z  
Ztpm_P6  
} ; c9cphZ(z  
5@r_<J<>  
]C!Y~  
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 8g2-8pa{  
好啦,现在才真正完美了。 *Wuctu^9  
现在在picker里面就可以这么添加了: m_PrasZ>  
]<o.aMdV  
template < typename Right > (x@i,Ba@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QB.*R?A  
  { ;?HZ,"^I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AT'_0> x8  
} dWq/)%@t  
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。 )W}/k$S  
]B-$p p  
.$ P2W0G  
^S;RX*  
J}Z_.:JO(w  
十. bind DbNi;m  
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。 J*q=C%}.  
先来分析一下一段例子 kgbr+Yw2X  
>1)@n3.<O  
1X!f!0=g+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y uK5r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wYcz\uV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 < 4EB|@E  
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%ol;|Q  
我们来写个简单的。 &:e}4/G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @y~BYiKs  
对于函数对象类的版本: ]cGz~TN~  
j O5:{%  
template < typename Func > ym,Ot1  
struct functor_trait `Hp.%G(  
  { n[cyK$"  
typedef typename Func::result_type result_type; #&`WMLl+8  
} ; &Ow?Hd0  
对于无参数函数的版本: ,j(p}t  
luxKgcU  
template < typename Ret > &L~31Ayj&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $=QGua V  
  { lj SR?:\  
typedef Ret result_type; uI:3$  
} ; @)juP- o%  
对于单参数函数的版本: 2Ws/0c  
r1az=$  
template < typename Ret, typename V1 > Cak/#1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C&s }m0R  
  { |uBot#K|  
typedef Ret result_type; O^="T^J  
} ; zHum&V8=H  
对于双参数函数的版本: {;(g[H=q;  
m 'H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _ry En  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  !k??Kj  
  { x8rFMR#S=  
typedef Ret result_type; p7=^m>Z6  
} ; p ra-8z-  
等等。。。 )]>Y*<s }  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy __zu- !v  
H7XxME  
template < typename Func > +Tc(z{;  
struct func_return <"|<)BGeI  
  { ]!Aze^7;  
template < typename T > H1b%:KRVK  
  struct result_1 g2b4 ia!L  
  { f}9`iN=k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qD>Y}Z !  
} ; A`U2HC   
\#oV<MR  
template < typename T1, typename T2 > Ckl]fy@D}  
  struct result_2 rM~IF+f0XD  
  { wqoN@d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I:>d@e/;  
} ; <x;[ H%  
} ; 5J2p^$s  
\iLd6Qo_aq  
"YvBb:Z>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G C#95  
S0QU@e  
template < typename Func, typename aPicker > & I'F-F;  
class binder_1 xfV2/A#h  
  { Yw1q2jT  
Func fn; Bma|!p{  
aPicker pk; &i}cC4i   
public : B>nd9Z '  
`3s-%>  
template < typename T > *x` l1o  
  struct result_1 C5z  
  { m?CjYqvf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $MEbePxe  
} ; {]m e?I  
_ ~$0cj<  
template < typename T1, typename T2 > =ir;m  
  struct result_2 XV9'[V  
  { }sNZQ89V*v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eDZ3SIZ  
} ; RKZk/ly  
gR6T]v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yaGVY*M0  
.BTT*vL-  
template < typename T > G,* uj0g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K<9MK>T  
  { 0`Qs=R`OM  
  return fn(pk(t)); +fR`@HI  
} Xwq2;Bq  
template < typename T1, typename T2 > Q-%=ZW Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tZ2iSc  
  { 30v1VLR_)  
  return fn(pk(t1, t2)); 3~09)0"!d  
} lxJ.h&"P  
} ; wDTV /"Y  
g wiC ,  
U`4Z j1y  
一目了然不是么? IHMyP~{  
最后实现bind EHM 7=|#  
2Rp{]s$jo  
M@86u^80  
template < typename Func, typename aPicker > yBjWPx?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]OUOL/J  
  { 0#nXxkw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I8>1RXz  
} `\uv+^x{  
W@}5e-q)O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H;te)km}  
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。 Gjh7cm>  
`^h##WaXap  
十一. phoenix @G{DOxE*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |#kf.kN  
gV>\lMc[-%  
for_each(v.begin(), v.end(), ~Q\ZDMTK  
( +~AI(h  
do_ 'bO? =+c  
[ 8LKZ3Y|  
  cout << _1 <<   " , " !|QeYGnq6  
] @Oay$gP{T  
.while_( -- _1), C&"2`ll  
cout << var( " \n " ) 7Zn Q] ?  
) kpUU'7Q  
); U,(+rMeY0  
#iU/Yg!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: WU@,1.F:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor PiQs><FK8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Nr+1N83S}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |*a>6y  
6Ky"4\e  
W5;sps  
template < typename Cond, typename Actor > LA Vgf>  
class do_while {vlh ,0~  
  { Oz7v hOU  
Cond cd; :!\./z8v  
Actor act; 'gH#\he[Dh  
public : kniMXeiu  
template < typename T > aE$p;I  
  struct result_1 jX,~iZ_B  
  { g >oLc6T  
  typedef int result_type; =h!m/f^x  
} ; oOz6Er[KO  
=Z$6+^L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >D aS*r  
2p ,6=8^v  
template < typename T > Vs{sB*:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /q]@|5I  
  { M 4?3l  
  do V> SA3  
    { (*gpa:Sc  
  act(t); &6EfybAt^_  
  } Br??Gdd  
  while (cd(t)); SQk!o{  
  return   0 ; "YZ`g}sG  
} d(XWt;KK  
} ; 96j2D8=w  
,#haai(  
wH<*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1vb0G ;a;|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >o7k%T|l$  
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。 95&HsgdxJ  
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。 ']D( ({%g  
下面就是产生这个functor的类: 8hT>)WH}wo  
?H?r!MZ%  
.&dcJh*O+  
template < typename Actor > fok#D>q  
class do_while_actor K-5)Y+| >  
  { &x  #5-O'  
Actor act; WG n1pW  
public : jnY4(B   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8uiQm;W  
PGGJpD?  
template < typename Cond > }OFk.6{{&v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CcQ|0  
} ; hSH-Ck@Qy  
'fsOKx4Z  
".4^?d_^VF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %Et]w  
最后,是那个do_ -:q7"s-}b  
k,& QcYw  
M}u2aW2]X  
class do_while_invoker &I=q%  
  { )M~5F,)  
public : ?`$4ZDM  
template < typename Actor > |Gi/=[Tp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7;{F"/A  
  { gy.; "W  
  return do_while_actor < Actor > (act); E*vi@aI  
} KhvCkQMI@  
} do_; x1h!_^(QfF  
=JkSq J)?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T /uu='3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QWEK;kUa@  
最后来说说怎么处理break和continue :08UeEy  
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。 Iq*7F5B  
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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