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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lt'I,Xt  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >"3>s%  
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, 7YWNd^FI V  
(LAXM x  
2i#Sn'1  
(kBP(2V  
  class filler ?|;yVew  
  { 5-u=o )>  
public : u<ySd?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eHg3}b2r  
} ; "](6lB1Oe  
7XrfuG*L$  
cvsz%:Vs  
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: z +2V4s=  
wgeNs9L  
vW,snxK6y&  
%5Kq^]q;Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4R +.N  
Ac k}QzXO  
f5RE9%.#~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +~Cy$M CX  
F r?z"  
e59dVFug.U  
^W83ByP  
二. 战前分析 G1T^a>tj4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /Wk9-uH  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {0\,0*^p  
i?;r7>  
jLg@FDb~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DsDzkwJE  
  /* --------------------------------------------- */ Nw J:!  
vector < int *> vp( 10 ); z T%U!jqI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R/b4NGW@  
/* --------------------------------------------- */ P%pp )BS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }WFf''Z-  
/* --------------------------------------------- */ }7<5hn E  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zwt;d5U  
  /* --------------------------------------------- */ D6D1S/:ij'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d?idTcgs  
/* --------------------------------------------- */ m"tOe?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @!=\R^#p  
{kI#A?M  
{ Ng oYl  
)+I.|5g  
看了之后,我们可以思考一些问题: @# P0M--X  
1._1, _2是什么? vP!GJX &n5  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 iSK+GQ~  
2._1 = 1是在做什么? D.!~dyI.,$  
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。 : DG)g3#  
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。 H( -Y  
>/f_F6ay#  
}|)R   
三. 动工 AS!6XT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5,"l0nrk  
wVs.Vcwr  
pfuW  
qL5I#?OMkU  
template < typename T > b}ODWdJ1  
class assignment Lju7,/UD  
  { UAS@R`?cI  
T value; Y+%sBqo @  
public : ]6Ug>>x5  
assignment( const T & v) : value(v) {} zkM"cb13q/  
template < typename T2 > .uo.N   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4] > ]-b  
} ; `WEZ"5n  
=iB,["s  
9D\4n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Uh}seB#mJj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;Z[]{SQ  
V5}nOGV9  
Qq-"Cg@-/  
SD\= m/W  
  class holder /{2*WI;  
  { }n,Zl>T9  
public : Myat{OF  
template < typename T > qMBR *f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Is<"OQ  
  { 1&=0Wg0ig  
  return assignment < T > (t); ;.s l*q1A  
} f},oj4P\  
} ; ^he=)rBb?  
Yx'res4e  
?C0l~:j7D  
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: dGfVZDsr]  
~`;rNnOT3  
  static holder _1; Q\ ^[!|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 TjK{9A  
YKZrEP 4^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7)rWw<mY  
而不用手动写一个函数对象。 v ]Sl<%ry  
gJt`?8t  
K[\'"HyQ,X  
-u!qrJ*Z  
四. 问题分析 stl 1Q O(h  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 c47")2/yO  
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。 TZir>5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^62|d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V+-$ jOh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 < |O^>s;  
PALl sGlf  
五. 问题1:一致性 C.:=lo B  
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?| NBh%:tu7M  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u.pxz8  
Sx gYjIa-  
struct holder I7QCYB|  
  { h<l1]h+x  
  // E{xVc;t  
  template < typename T > XALI<ZY  
T &   operator ()( const T & r) const *MN HT`Y^o  
  { a>4uiFiv  
  return (T & )r; 2g*J  
} 'J*<iA*W  
} ; BIaDY<j90  
~s Qjl]  
这样的话assignment也必须相应改动: O/%< }3Sq  
fqz28aHh  
template < typename Left, typename Right > C`rLj5E%  
class assignment Oh.ZPG=  
  { k?BJdg)xJ  
Left l; xieP "6  
Right r; OkAK  
public : iVtl72O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =6FUNvP#8  
template < typename T2 > z><5R|Gf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } o{v&.z  
} ; (%CZ*L[9Z  
Ph&urxH@  
同时,holder的operator=也需要改动: F1;lQA*7K.  
3T\l]? z  
template < typename T > fjo{av~]y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {C`GW}s{4  
  { :WGtR\tK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LL^q1)o  
} P=N$qz$U  
5OIc(YhYf  
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。 K)7zKEp`cj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 75!9FqMZ}  
-${DW^txMZ  
return l(rhs) = r; +@9gkPQQ-@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1L7{p>;-dO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2 gq$C"  
 GJi~y  
template < typename Tp > 05Fz@31~  
class constant_t hjZ}C+=O  
  { 9CGNn+~YI  
  const Tp t; QZAB=rR  
public : JE 5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;^ wd_  
template < typename T > {n3EGSP#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const psh^MX)Q  
  { yZ]:y-1  
  return t; RT/o$$  
} ,:Jus  
} ; {3a&1'a0g  
XKL3RMF9r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3gWvmep1  
下面就可以修改holder的operator=了 )O+}T5c=  
lv0nEj8F  
template < typename T > Mk<Vydds  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lLq<xf  
  { .%BT,$1K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h/eR  
} ~na!@<zB{  
{yAL+}  
同时也要修改assignment的operator() wCs^J48=  
Th[f9H%  
template < typename T2 > DF]9@{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } E "iUq  
现在代码看起来就很一致了。 SEwku}  
2Q7R6*<N:  
六. 问题2:链式操作 <F7kh[L_x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <`X"}I3 ba  
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。 B 3m_D"?  
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。 5[l8y ,  
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。 {U]H;~3 ?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0l*]L`]L#  
l:;PXy6)  
template < typename T > FLal}80.o:  
struct result_1  ~fl@ 2  
  { $w)~O<_U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S0h'50WteJ  
} ; A , CW_  
f|A riM  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: G2 ]H6G$M  
!J1rRPV  
template < typename T > {u{@ jp  
struct   ref DBLk!~IF  
  { 8bK|:B#6,  
typedef T & reference; _$NIp `d  
} ; q>f<u&  
template < typename T > (z7vl~D  
struct   ref < T &> r0t^g9K0  
  { pA.J@,>`}  
typedef T & reference; >4Y3]6N0.F  
} ; !IU.a90V  
o56`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cUqn<Z<n  
-50 HB`t  
template < typename T > a)Q!'$"'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <99M@ cF  
  { ]Y6cwZOe  
  return l(t) = r(t); m42T9wSsx  
} ^2d!*W|  
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。 AT2v!mNyCw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %:>3n8n  
Sw^X2$h  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?7:KphFX)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mS>xGtD&K  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0.$hn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Rtb :nJ8  
最后的布局是: v}@xlB=  
                Add o)6pA^+  
              /   \ h1 WT  
            Divide   5 sAo& uZ  
            /   \ ?oZR.D|SZ  
          _1     3 qbrpP(.  
似乎一切都解决了?不。 WPZ?*Sx  
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。 u$%t)2+$4  
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。 U<XSj#&8|  
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: *vgl*k?)  
R(.}C)q3  
template < typename Right > s?8<50s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9[!,c`pw  
Right & rt) const u&G.4QQF  
  { {NpM.;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AE: Z+rM*  
} 6s,uXn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $'W}aER  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &aM7T_h8  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 GdB.4s^  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _'4A|-9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 NmK8<9`u  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? [{4 MR%--  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: T0)4v-EO  
U$oduY#  
template < class Action > \ w3]5gJZ  
class picker : public Action %B.D^]S1:  
  { nEzf.[+9/  
public :  mw_Ew]&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *5bLe'^\|K  
  // all the operator overloaded Y_`-9'&  
} ; Y`+=p@2O2o  
,mRyQS'F  
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。 Bq/:Nd[y  
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: 7+./zN  
Vcd.mE(t%  
template < typename Right > $/Aj1j`"9+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L@=3dp!\Cu  
  { sNun+xsf^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'B+ ' (f  
} &d7Z6P'`G  
"CiTa>x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]weoTn:  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 NvM*h%ChM  
.ROznCe}  
template < typename T >   struct picker_maker v}WR+)uFQ  
  { :Hxv6  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \OlmF<~  
} ; T843":  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F~ Lx|)0M  
  { (EPsTox  
typedef picker < T > result; fs/*V~@  
} ; VDTcR  
KfF!{g f  
下面总的结构就有了: lRh9j l  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Uye|9/w8 !  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +r3IN){jz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z{?G.L*/  
至此链式操作完美实现。 y qtKy  
Jk,;JQ  
= k\J<  
七. 问题3 :qC '$dO!  
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。 ){jl a,[  
8enEA^  
template < typename T1, typename T2 > :[;hu}!&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [w ;kkMJAy  
  { ybp -$e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <w3!!+oK"  
} Z"unF9`"1  
YBh'EL}P  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: r'gOVi4t1*  
{v3P9s(  
template < typename T1, typename T2 > O12eH  
struct result_2 g+X}c/" .  
  { |7x\m t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; yA47"R  
} ; 2wF8 P)  
36US5ef  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^n0]dizB  
这个差事就留给了holder自己。 e{Z &d  
    EJ2yO@5O  
<FZ@Q[RP  
template < int Order > e}1uz3Rh  
class holder; hMtf.3S7c  
template <> s+>:,U<A  
class holder < 1 > n]he-NHP  
  { L5MzLE&~  
public : sVex (X  
template < typename T > b86}% FM  
  struct result_1 JU&+c6>  
  { vm>b m  
  typedef T & result; # W"=ry3{  
} ; ?6'rBH/w  
template < typename T1, typename T2 > HV<Lf 6gE  
  struct result_2 1'? 4m0W1  
  { R :B^  
  typedef T1 & result; _UuC,Pl3  
} ; `-LGU7~+  
template < typename T > Hc`A3SMR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Bj7gQ%>H4  
  { v0L\0&+  
  return (T & )r; &c1A*Pl/:G  
} =hl}.p  
template < typename T1, typename T2 > v$^Z6>vVI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gCyW Vp  
  { {T].]7Z  
  return (T1 & )r1; D= 7c(  
} >t7x>_~   
} ; $ tl\UH7%2  
F:aILx  
template <>  W%\C_  
class holder < 2 > av~5l4YL  
  { .ji_nZ4.+  
public : Ha)ANAD  
template < typename T > :,)lm.}]t  
  struct result_1 <F04GO\  
  { "jw<V,,  
  typedef T & result; 4bgqg0z>  
} ; J`2"KzR0w"  
template < typename T1, typename T2 > )m. 4i=X  
  struct result_2 7B?c{  
  { Pi|o`d  
  typedef T2 & result; V*~Zs'L'E  
} ; iQ"XLrpl  
template < typename T > iTaWup  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J[&b`A@.o  
  { M9f35 :  
  return (T & )r; Dwzg/F(  
} yq$,,#XDD=  
template < typename T1, typename T2 > I|Gp$ uq _  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A<y nIs<  
  { `jOX6_z?I  
  return (T2 & )r2; P~ &$l2  
} rXHv`k y  
} ; 4ni3kmvX  
M+x,opl  
"!EcbR  
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"{k7yT  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H$6`{lx,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AoyX\iqQ  
* oybD=%4  
return l(i, j) = r(i, j); Qa.u Mq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &y#r;L<9  
VJS8)oI~  
  return ( int & )i; YX#-nyK  
  return ( int & )j; I"`M@ %  
最后执行i = j; 9VbOQ{8  
可见,参数被正确的选择了。 /Ju;MeE9  
vI@%Fg+D  
Ox@P6|m  
T' ~!9Q  
J4\qEO  
八. 中期总结 !*OJ.W&  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Y5j]Z^^v  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m?&1yU9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )K2HK&t:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor plZ>03(6Q  
-! K-Htb-  
=J~ x  
hh[jN 7K  
t N2Md}@e  
2rZx Sg  
九. 简化 c?@T1h4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9rA=pH%<>B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u#@Q:tnN_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: yR\btx|e5~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s@7H1)U  
  +-*/&|^等 M^]cM(swK5  
2. 返回引用。 x_dy~(*  
  =,各种复合赋值等 B9J&=6`)  
3. 返回固定类型。 ;"m ,:5%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Xp}Yw"7  
4. 原样返回。 )=etG  
  operator, j.@\3'  
5. 返回解引用的类型。 f@c`8L@g  
  operator*(单目) ~b2wBs)r  
6. 返回地址。 ,zTy?OQ  
  operator&(单目) (zFi$  
7. 下表访问返回类型。 k Zq!&  
  operator[] &EnuE0BD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^) s2$A:L  
  operator<<和operator>> L{`JRu  
E)fglYWs2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 s91JBP|B7  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UMcgdJB  
FJ6u.u  
template < typename Left > }:~x7|~s:  
struct value_return L:'J Bhg  
  { 5hy""i  
template < typename T > J`^I./  
  struct result_1 oo.2Dn6z  
  { }O4^Cc6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; q')R4=0 K  
} ; `kJ^zw+  
`{xNXH]@  
template < typename T1, typename T2 > +o51x'Ld*  
  struct result_2 O7$hYk  
  { ~7Tc$ "I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6efnxxY}sa  
} ; 4%3M b-#Y]  
} ; QhK#Y{xY  
SE~[bT  
>lIk9|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I}vmU^Y>  
9,r rQQD_  
下面我们来剥离functor中的operator() qm8&*UuKJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +@/"%9w  
|UxG$M(  
return l(t) op r(t) `WH"%V:"Q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .8G@%p{,  
return op l(t) ,5*eX  
return op l(t1, t2) L~NbdaO  
return l(t) op 8UVmv=T  
return l(t1, t2) op ;IokThI  
return l(t)[r(t)] UZpIcj cL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <N9[?g)  
;{" +g)u  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 81i655!Z  
单目: return f(l(t), r(t)); L# 2+z@g  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7fba-7-P  
双目: return f(l(t)); w2'f/  
return f(l(t1, t2)); 9amaL~m  
下面就是f的实现,以operator/为例 C-H@8p?T  
`u&Zrdr,  
struct meta_divide gjAIEI  
  { ixT:)|'i  
template < typename T1, typename T2 > )}?#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A?pbWt ~}  
  { g #6E|n  
  return t1 / t2; k|H:  
} 9c6gkt9eB  
} ; D'Y-6W3  
SrK)t.oK  
这个工作可以让宏来做: 8 {X"h#  
3^6 d]f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ SV~~Q_U9  
template < typename T1, typename T2 > \ PJL=$gBgKk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Rw:*'1  
以后可以直接用 Gnq?"</  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) } =]M2}  
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 3S}Pm2D2  
(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_{wBL[3e  
hK,Sf ;5V  
pj?f?.^  
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 7w6cwHrL@  
L>R P-x>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EpX&R,Rxk  
class unary_op : public Rettype FK5 <6n,U  
  { J\M>33zu  
    Left l; Ot6aRk  
public : j+,d^!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +y3%3EKs1~  
aN8|J?JH  
template < typename T > DuHu\>f<S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %YC_Se7  
      { 1BpiV-]=  
      return FuncType::execute(l(t)); hj.a&%  
    } b KN@j'M  
j?x>_#tIY  
    template < typename T1, typename T2 > +yD`3` E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |* ;B  
      { ub\MlSr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z-.+x3&o @  
    } 6U R2IxbE  
} ; [c|]f_ZdK  
Pf\D-1gi  
m4l& eEp  
同样还可以申明一个binary_op jGpN,/VQa  
Tw;3_Lj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ([m mPyp>L  
class binary_op : public Rettype Lja>8m  
  { yooX$  
    Left l; ;CPr]avY  
Right r; 2bkX}FWd;  
public : E{Ov>osq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "q.\>MCv  
J2xw) +  
template < typename T > ~ijVmWNk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Q/TlOt5  
      { ov_j4 j>6P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &p4&[H?  
    } 7KAO+\)H^Y  
uJC~LC N  
    template < typename T1, typename T2 > 9{5&^RbCp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }n3/vlW9  
      { <4g{ fT0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G(G{RAk>  
    } ~5CBEIF(NS  
} ; uYs5f.! `  
65 #'\+  
1]@}|  
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 noml8o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HiR[(5vnf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {^7Hgg  
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。 rPLm5ni  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eQp4|rf  
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。。。 KmA;HiH%J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $+Z)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "2)H'<  
下面是修改过的unary_op ]dGw2y  
lTV'J?8!-a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CkoL TY  
class unary_op 2Q/4bJpd  
  { mUdOX7$c>  
Left l; j/f?"VEr  
  [d1mL JAR  
public : &h^9}>rVjV  
4'a=pnE$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p8h9Ng* &`  
;; C?{  
template < typename T > d9;g]uj`  
  struct result_1 _lGdUt 2  
  { |yQZt/*SOZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uao0_swW5  
} ; Z\ja  
ebUBrxZX  
template < typename T1, typename T2 > 1p/3!1  
  struct result_2 V@ cM|(  
  { #t: S.A@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _/6!yyl  
} ; zxbpEJzpn  
gy 3i+J  
template < typename T1, typename T2 > qUob?| ^   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2\jPv`Ia  
  { LWz&YF#T-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); / zB0J?  
} =/y]d<g  
Rv$[)`&T  
template < typename T > &U5{Hm9Ynr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =u2l. CX  
  { ]yx$(6_U  
  return OpClass::execute(lt(t)); zMm#Rhn  
} d%RC  
ER5gmmVP@p  
} ; !Wy6/F@Z  
|:xYE{*)H  
k@f g(}6  
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 OwH81#   
好啦,现在才真正完美了。 t<z`N-5*  
现在在picker里面就可以这么添加了: c#Sa]n  
q_g+Jf P-D  
template < typename Right > )4gJd? 8R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6@{(;~r  
  { LcSX *MC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [y'f|XN  
} 723bkJw V  
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。 3=FZ9>by  
snf~}:&   
K;>9ZZtl  
v9w'!C)b  
AX;8^6.F3  
十. bind 0?\Zm)Q~(  
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。 im9G,e  
先来分析一下一段例子 JEahGzO  
&,c``z  
ZUVA EH%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} PE}:ybsX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l_P-j 96WD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {*0<T|<n  
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。 ![YX]+jqNp  
我们来写个简单的。 @eD):Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tD(7^GuR  
对于函数对象类的版本: +cgSC5nR  
=BSzsH7  
template < typename Func > "a ueL/dgN  
struct functor_trait F)&@P-9+  
  { \>:CvTzF  
typedef typename Func::result_type result_type; x(etb<!jd  
} ; #{?PbBE}  
对于无参数函数的版本: P9^-6;'Y  
trPAYa}W  
template < typename Ret > FbaEB RM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7n8~K3~;  
  { _=Z,E.EN  
typedef Ret result_type; Xjo5v*Pu  
} ; /'].lp  
对于单参数函数的版本: ^)(bM$(`  
~P8tUhffK  
template < typename Ret, typename V1 > P7nc7a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h{HF8>u[  
  { 3D!5T8 @  
typedef Ret result_type; AsAT_yv#  
} ; 4wa`<H&S5  
对于双参数函数的版本: QDs^Ije  
Z:,U]Z(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5p<ItU$pnL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qq) rd  
  { I/d&G#:~  
typedef Ret result_type; Rn`x7(WA  
} ; k7?N ?7w  
等等。。。 }.3nthgz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1|kvPo#  
;1`fC@rI  
template < typename Func > sYe?M,  
struct func_return R< ,`[*Z  
  { -8eoNzut  
template < typename T > -=)+dCyB^  
  struct result_1 E*.{=W }C  
  { e,F1Xi #d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k9:{9wW  
} ; y.e^hRKb  
SB1upTn  
template < typename T1, typename T2 > @.b+av4J  
  struct result_2 lD^]\;?  
  { =yr0bGy`-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TH; R  
} ; & -{DfNKc  
} ; ]h>_\9qO  
%\D)u8}  
 ud xZ0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?no fUD.  
? WF/|/  
template < typename Func, typename aPicker > ]+|~cRQ9I  
class binder_1 Y ;u<GOe  
  { 4wID]bKM  
Func fn; 5mJJU  
aPicker pk; $FlW1E j  
public : 'oF%,4 !Y  
As3.Q(#Z  
template < typename T > LQ(yScA@  
  struct result_1 [s"O mAy4  
  { 4{hps.$?~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X%Z{K-  
} ; @y='^DQ*  
9:ze{ c $  
template < typename T1, typename T2 > i`Q KH  
  struct result_2 |zQ4u  
  { P;P%n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g .onTFwN  
} ; lJu;O/  
)2V:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} eoai(&o0$  
W=#:.Xj[  
template < typename T > &xa(BX%,c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lDOCmdt@N  
  { B8B; y^b>i  
  return fn(pk(t)); b4E:Wn9x  
} lV1G<qP  
template < typename T1, typename T2 > [`^a=:*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,_Z5m;  
  { POdUV  
  return fn(pk(t1, t2)); }\HN&@  
} &>%T^Y|J4  
} ; SnE(o)Q  
aa>xIW,u  
>#hO).`C  
一目了然不是么? FN\E*@>X=  
最后实现bind 4 !y%O  
h3bff#<K  
cW i}V  
template < typename Func, typename aPicker > T(f/ ?_%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Po ZuMF  
  { -u2P ?~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =x<ge_Y  
} {DU`[:SQZg  
oASY7k_3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }emN9Rj  
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。 (iL|Sq&}b  
IB[)TZ2m  
十一. phoenix i'9vL:3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~~v3p>zRr  
p?B=1vn-2  
for_each(v.begin(), v.end(), 2Ou[u#H  
( gW-V=LV (  
do_ 'yL%3h _@  
[ Ag&0wN+jTM  
  cout << _1 <<   " , " t^6dzrF  
] =&,]Z6{ >  
.while_( -- _1), +pR[U4$  
cout << var( " \n " ) i%/Jp[e\W>  
) LG<J;&41~S  
); J@4Bf  
xYmxc9)2  
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: ,=Mt`aN  
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 c2&q*]?l;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <)u`~$n2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5qr'.m  
b]x4o#t  
W0l,cOOZJ  
template < typename Cond, typename Actor > WN01h=1J_  
class do_while @&1ZB6OCb:  
  { "br,/Dk>MX  
Cond cd; pL{U `5S  
Actor act; |962G1.  
public : ]`kmjn  
template < typename T > }UWL-TkEjF  
  struct result_1 v#.r.{t  
  { f ` R/ i  
  typedef int result_type; KU8J bl*   
} ; E=>FjCsu<-  
.ox8*OO<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %d?cP}V  
@>p<3_Y1  
template < typename T > j!]YNH@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fZ*+2T>  
  { vJ'2@f$  
  do s;3={e.  
    { QKr,g  
  act(t); ^~3SSLS4"  
  } r]b_@hT',  
  while (cd(t)); ~S8*t~  
  return   0 ; CE/Xfh'44  
} mT.u0KUIy  
} ; [/e<l&y  
bI:zp!-.  
hJZV}a|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). JwAYG5W  
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。 f}x.jxY?  
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。 H^s<{E0<  
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。 n p\TlUc  
下面就是产生这个functor的类: paKSr|O  
k} |   
#MRMNL@   
template < typename Actor > )pq;*~ IBI  
class do_while_actor ,M^P!  
  { l]8D7(g  
Actor act; m+lvl  
public : UE$UR#T'w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q0&H#xgt  
U c@Ao:  
template < typename Cond > 5 u*-L_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g K[YQXfTy  
} ; R}q>O5O  
r\/9X}y4z  
UFp,a0|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oxz OA  
最后,是那个do_ A'jP7 P  
joiL{  
z@B=:tf  
class do_while_invoker Fsif6k=4  
  { rvXWcu-"  
public : f!!V${)X  
template < typename Actor > X@K-^8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P!+'1KR  
  { cm&I* 0\  
  return do_while_actor < Actor > (act); `C$:Yf]%nG  
} bO'Sgc[]  
} do_; i`dC G[  
w*oQ["SL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9983aFam  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?e,pN,4  
最后来说说怎么处理break和continue @U3Vc|  
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^<#53!  
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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