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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda } U1shG[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F4(U~n<  
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, 8>;o MM  
"fd=(& M*l  
%~XJwy-  
z4:09!o_  
  class filler , )3+hnFY  
  { 2dW-WHaM  
public : g c=|< (  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -3U} (cZ*  
} ; 5z]KkPQ  
|noTIAI  
$:Z xb  
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: HOb\Hn|6jq  
Z i&X ,K~  
3PeJPw  
ED&KJnquWJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W\Y 4%y}  
q`zR6  
S^=/}PT'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 30`H Xv@  
[c )\?MWW  
G=Bj1ss.  
Y %8QFM  
二. 战前分析 vG:,oB}  
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。 vjS7nR"T  
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&5VorGx  
tvCTC ey  
8#-}3~l[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,W;8!n0  
  /* --------------------------------------------- */ WLFzLW=PD  
vector < int *> vp( 10 ); H}rP{`m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NO1]JpR  
/* --------------------------------------------- */ vbJMgdHFR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CMUphS-KE  
/* --------------------------------------------- */ `&JA7UD>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1uzfV)  
  /* --------------------------------------------- */ sM[c\Z]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J1MnkxJmpQ  
/* --------------------------------------------- */ #R| 4(HlL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z6pDQ^Ii  
 /t P  
1h{_v!X  
Yb/^Qk59  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^>uGbhBp  
1._1, _2是什么? C.p*mO&N  
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。 w=2 X[V}  
2._1 = 1是在做什么? w` :KexD+  
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。 (b!DJ;(O9  
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。 ePdzQsnVe  
k Er7,c  
gRSG[GMV  
三. 动工 4}j}8y2)H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \/zS@fz  
yY|U}]u!V  
LnIJ wD  
UkQocZdZ  
template < typename T > FiL JF!  
class assignment qILr+zH  
  { 5J3kQ;5Q?  
T value; F@3,>~[%I  
public : dq&d>f1  
assignment( const T & v) : value(v) {} GrIdQi^8  
template < typename T2 > ]ORat.*0[T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,oe4*b}O=.  
} ; 4f5$^uN$qA  
t trp| (  
hG)lVo!L4j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O[5ti=W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @^@-A\7[KO  
.quc i(D  
cd#TKmh7re  
-`o:W?V$u  
  class holder X_2I4Jz]6  
  { Ho|n\7$  
public : uqH ;1T;s  
template < typename T > un=)k;oh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6!N&,I  
  { A}# Mrb  
  return assignment < T > (t); -B!pg7>'##  
} rKxk?}  
} ; ," v%  
9X~^w_cdk  
2(|V1]6D?  
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: I+SL0  
;2}Gqh)Yr  
  static holder _1; 2"T&Fp<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FSk:J~Z;  
X:5*LB\/v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f5v|}gMAX  
而不用手动写一个函数对象。 *']RYu?X  
@ck2j3J/  
6dp~19T^  
j!/(9*\  
四. 问题分析 *lSIT]1  
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。 ;RI,zQ  
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。 e2Dj%=`EU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2UquN0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BHYEd}M  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2o;M:+KQ)  
+tF,E^  
五. 问题1:一致性 .^,vK7  
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?| z?^p(UH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %/y/,yd  
9S^-qQH3}  
struct holder OZ&aTm :  
  { KN=Orx7Gy  
  // }e$);A|  
  template < typename T > V RL6F2 >6  
T &   operator ()( const T & r) const O<*iDd`(e  
  { (;h\)B!o  
  return (T & )r; <LE>WfmC  
} =9M-N?cV  
} ; *V/SI E*8  
X}Lp!.i9o  
这样的话assignment也必须相应改动: 8VnZ@*  
UJI1n?~  
template < typename Left, typename Right > RK0IkRXQd  
class assignment 6lPGop]js]  
  { Q=[&~^ Y)  
Left l; FP$]D~DMo  
Right r; `i-&Z`  
public :  O-k(5Zb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %rsW:nl  
template < typename T2 > .B@;ch,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0M"E6z)9  
} ; IlVi1`]w  
6S(3tvUr  
同时,holder的operator=也需要改动: UcZ3v]$I  
G7yxCU(I\  
template < typename T > L2N/DB'{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TBpW/wz/  
  { S}+n\pyQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LX8vVj8K  
} cX2b:  
g8C+j6uR0  
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。 & 3gni4@@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 83h6>D b  
3yQ(,k#  
return l(rhs) = r; t|/ /oEY  
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。 ~b+>o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~_q\?pw<$L  
C1_NGOvT  
template < typename Tp > QwiC2}/  
class constant_t h OV+}P6  
  { #Jn_"cCRLx  
  const Tp t; Sb<=ROCg@  
public : ,^3D"Tky  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6 ^p 6v   
template < typename T > NXV%j},>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X'5te0v`3  
  { yF*JzE 7,  
  return t; Z7(hW,60  
} g+f{I'j  
} ; cNHN h[ C  
q>Y_I<;'g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?#W>^Za=  
下面就可以修改holder的operator=了 kn! J`"b  
T+\BX$w/4e  
template < typename T > PW}Yts7p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const d;>:<{z@CD  
  { #2pgh?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sbRg=k&Ns  
} = zsXa=<  
Ws=J)2q  
同时也要修改assignment的operator()  Z/64E^  
(T@ov~ @  
template < typename T2 > te1lUQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A2B&X}K|U  
现在代码看起来就很一致了。 8!1o,=I$  
% R'eV<  
六. 问题2:链式操作 2 `#|;x^<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %j=7e@   
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。 )%Y$F LB  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {MIs%w.G  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 c;j]/R$i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [ML4<Eb+ x  
w^r*qi"  
template < typename T >  W?.Y%wc0  
struct result_1 }JI5,d  
  { 7n#0eska,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  X'0A"9  
} ; >~6 ;9{@  
<{'':/tXI  
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: BYu|loc  
e Q0bx&  
template < typename T > ?L_#AdK  
struct   ref *FO']D  
  { ~Su>^T(?-  
typedef T & reference; $BG9<:p  
} ; p t<84CP  
template < typename T > g|W~0A@D  
struct   ref < T &> r8@:Ko= a  
  { {D7!'Rq,  
typedef T & reference; pnf3YuB  
} ; 0O[q6!&]  
#u#s'W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Nz2}Ma 2  
F7mzBrz  
template < typename T > r&^4L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?L|@{RS{|  
  { 6MZfoR  
  return l(t) = r(t); vq x;FAqZ  
} 'I;pS)sb  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <n0-zCf  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }Za[<t BWS  
3wD6,x-e   
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 c!s{QWd%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .sCo,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HgbJsv$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t0?\5q  
最后的布局是: .NZ_dz$c  
                Add W(EU*~<UC  
              /   \ <>p\9rVp*^  
            Divide   5 $.v5G>- )3  
            /   \ GK:*|jV  
          _1     3 &bTadd%0  
似乎一切都解决了?不。 yBeSvsm  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 SdN|-'qf  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 x_#yH3kJ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |rsu+0Mtz  
='>k|s:  
template < typename Right > +i{&"o4}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }Vg &9HY  
Right & rt) const cJL>,Z<|%  
  { @aI`ru+a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \\BblzGMR  
} 24]O0K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KrG$W/<tg  
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。 xqLLoSte  
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。 GQT|T0>Ro  
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。 ,>e)8  
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。 i_I`Y  
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?  _8t{4C  
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: z;1yZ4[G  
XVE(p3-  
template < class Action > z9E*Mh(NE  
class picker : public Action E}yl@8g:#  
  { r*y4Vx7  
public : 'Ko T8g\b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2#ypM9  
  // all the operator overloaded aZ- )w  
} ; H2[ S]`?  
=p ^Sn,t  
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。 =f?|f  
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: u:<%!?  
lfb]xu]O  
template < typename Right > 'lg6<M%#[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9tqX77UK  
  { fk;39$[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @>&UoH}2  
} d8e6}C2v  
KTd4pW?w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >   /zM  
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。 nTp?  
`G6Nk@9.  
template < typename T >   struct picker_maker bv-s}UP0  
  { ps^Z)x`GV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sYgpK92  
} ; V]<J^m8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @<r  ;>G  
  { L:j;;9Sp{  
typedef picker < T > result;  E*i <P  
} ; ^DM^HSm  
#|xK> ;  
下面总的结构就有了: nu|;(ly  
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。 %Gh!h4Pv  
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。 Nq Ve{+1x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?kISAA4x  
至此链式操作完美实现。 x)5#*Q  
<Hig,(=`.  
?3k;Yg/  
七. 问题3 >ouHR*  
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。 `gSqwN<x%  
g;D [XBp  
template < typename T1, typename T2 > >a5CW~Z]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BbnY9"  
  { ~;9B\fE`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); < Pg4>  
} #'_i6  
R=_ fk  
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: R6ca;  
*&^`Uk,[  
template < typename T1, typename T2 > $x)C_WZj?  
struct result_2 P0Z1cN}  
  { [2WJ>2r}6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mtOCk 5E  
} ; E0o=  
z%<Z#5_N  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &J,MJ{w6"  
这个差事就留给了holder自己。 2 <y!3OeN  
    j:0(=H!#  
~L<q9B( @  
template < int Order > !:'%'@uc  
class holder; z|x0s0q?  
template <> Gn>#Mvq  
class holder < 1 > =TE6R 0b  
  { /n"Ib )M  
public : KD11<&4_x  
template < typename T > n3da@ClBt  
  struct result_1 'P3CgpF<Z2  
  { I&,gCZ#  
  typedef T & result; * _)xlpy  
} ; Tky\W%Ag  
template < typename T1, typename T2 > /\q1,}M  
  struct result_2 |kB1>$  
  { }uz*6Z(S  
  typedef T1 & result; 0Rz'#O32V  
} ; }lvD 5  
template < typename T > G];5'd~C;d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1O"7%Pvw  
  { dj3}Tjt  
  return (T & )r; _3i.o$GO  
} xlg6cO  
template < typename T1, typename T2 > k z"F4?,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B{hP#bYK  
  { Ei2hI  
  return (T1 & )r1; RP?UKOc  
} fRS)YE@a:  
} ; Q& j:ai*  
f| P%  
template <> :OT~xU==H  
class holder < 2 > ?j6?KR@#  
  { yj13>"nh  
public : |j3mI\ANF  
template < typename T > (U#4j 6Q  
  struct result_1 (,z0V+ !  
  { = Bz yI  
  typedef T & result; G}<%%U D  
} ; 3GqvL_  
template < typename T1, typename T2 > U bUl]  
  struct result_2 @F%H 1  
  { X458%)G!(K  
  typedef T2 & result; cOkjeHs 5  
} ; %eW[`uyV  
template < typename T > A2LqBirkl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wDJbax?  
  { TY6 D.ikA  
  return (T & )r; {ULyB$\-  
} "^_9t'0  
template < typename T1, typename T2 > %%5K%z,R#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k`[ L  
  { u2%/</]h  
  return (T2 & )r2; *8y kE  
} X2^`Znq9  
} ; nKPvAe(  
mMo<C_~w&  
~Y]*TP  
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> >。 iU]py  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s wgn( -  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G$FNofQx  
tai  
return l(i, j) = r(i, j); WtlPgT;wE  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;[9WB<t  
vl+vzAd  
  return ( int & )i; K.'II9-{  
  return ( int & )j; OT/*|Pn9  
最后执行i = j; 8JvF4'zx  
可见,参数被正确的选择了。 H~y 7o_tg  
s"G;rcS}#  
l;_zXN   
]"?+R+  
2@ 4^ 81  
八. 中期总结 lrQ +G@#  
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: PO9<g% qTf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c@iP^;D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "uK`!{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N]qX^RSb  
$42%H#  
CtItzp  
/4w"akB|P  
Ck<g0o6  
mqPV Eo  
九. 简化 e}e|??'(\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 E07g^y"}i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #SWL$Vm>  
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: (KQAKEhD!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A#t#c*  
  +-*/&|^等 e+J|se4L5  
2. 返回引用。 cu&tdg^q  
  =,各种复合赋值等 --Dd'  
3. 返回固定类型。 T 9lk&7W  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V$e\84<  
4. 原样返回。 tu(k"'aJ  
  operator, 4'L%Wz[6  
5. 返回解引用的类型。  J`F][ A  
  operator*(单目) :i'jQ<|wZN  
6. 返回地址。 gHCk;dmq81  
  operator&(单目) oB$7m4xO\  
7. 下表访问返回类型。 k8]=5C?k  
  operator[] h|z{ (v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CYlZ<W'  
  operator<<和operator>> GMLDmTV  
Mx& P^#B3  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 GS1Vcav<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pMJK?- )  
OG}auM4  
template < typename Left > cQj{[Wt4  
struct value_return G}.t!"  
  { <3]Qrjl ,b  
template < typename T > &j2fh!\4  
  struct result_1 ^ 'jJ~U  
  { b.Wf*I?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GUUVE@Z  
} ; :m|%=@]`  
7vBB <\  
template < typename T1, typename T2 > \gd.Bl  
  struct result_2 _Se~bkw?v  
  { N"d*pi#h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6fxf|R\  
} ; 9r@T"$V#c  
} ; fG;(&Dx  
B5%N@g$`j  
5~WMb6/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n[2[V*|mI  
xHN"7j}h  
下面我们来剥离functor中的operator() M[9]t("  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y7 tK>aD}  
C`|'+  
return l(t) op r(t) {eR,a-D!7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d9/YW#tm  
return op l(t)  gB\ a  
return op l(t1, t2) 0>jo+b\D$  
return l(t) op vF45tw  
return l(t1, t2) op 71GLqn?  
return l(t)[r(t)] Oh9jr"Gm=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4%5H<:V7  
n ETm"  
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: XO |U4 #ya  
单目: return f(l(t), r(t)); r{~K8!=oU]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "WKE% f  
双目: return f(l(t)); m<ZwbD  
return f(l(t1, t2)); nLZT3`@~,  
下面就是f的实现,以operator/为例 HRF4 Ro  
#^IEQZgH  
struct meta_divide 9HI9([Cs  
  { wA`A+Z2*?  
template < typename T1, typename T2 > Dim,HPx]d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A]nDI:pO|  
  { , O=@I  
  return t1 / t2; 9gMNS6D'b  
} = Mc]FCV  
} ; V%~u8b  
f#xqu +)Z  
这个工作可以让宏来做: xe)< )y  
wzAp`Zs2Dm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7S<Z&1(  
template < typename T1, typename T2 > \ ?3tR(H<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1a {~B#  
以后可以直接用 C._I\:G^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3mWd?!+m=  
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 @vf{_g<  
(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。。。) 7Kx3G{5ja  
yc,Qz.+g  
)i; y4S  
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 =dbLA ,z9  
6ju+#]T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > r\+AeCyb"p  
class unary_op : public Rettype l7 D/ ]&  
  { S\<]|tM:x  
    Left l; QsYc 9]:  
public : ;F@dN,Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |N[SCk>Kj  
&o/&T{t}  
template < typename T > :xd&V%u`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Am*1S^  
      { $UlA_l29  
      return FuncType::execute(l(t)); x@ bZ((w  
    } WU1 I>i  
U[~BW[[@f  
    template < typename T1, typename T2 > ~..h=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tZ1iaYbvV  
      { wxPg*R+t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <_""4  
    } [_j.pMH/P  
} ; FE1dr_i  
kl[bDb1p  
%>cc%(POO  
同样还可以申明一个binary_op Uc e#v)  
`xbk)oW#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EAFKf*K=  
class binary_op : public Rettype 6m21Y8N  
  { lfR"22t  
    Left l; ?7:"D e  
Right r; hMw}[6m  
public : nZQZ!Vfj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C78d29  
^sH1YE}0  
template < typename T > =1n>vUW+J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &eY$(o-Hw  
      { =_cWCl^5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Pw /wAUt  
    } iZ[o2Tre  
,%d n)gt7  
    template < typename T1, typename T2 > +u _mT$|T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y)U8\  
      { BU:s&+LYUv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qd3B>f  
    } B7t#H?  
} ; #.}Su+XF  
LnZz=  
)+w0NhJw  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 &nPv%P,e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3v:RLnB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2ok>z$Y  
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。 >~J_9'gX6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0e8)*2S  
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。。。 . 36'=K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z!Jce}mx  
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) ?Pmj}f  
下面是修改过的unary_op !l6B_[!@  
e~rBV+f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1t!Mg{&e[x  
class unary_op Jc9SHCJ  
  { ? dSrY  
Left l; ,O a)  
  [W{`L_"  
public : F$F5N1<  
|hp_X>Uv'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QS=n 50T,  
pJ_Z[}d)c  
template < typename T > 5+%BZ  
  struct result_1 #3u8BLy$Q  
  { %I Y-0\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3L>V-RPiM  
} ; AW> P\>{RE  
NV9=~c x  
template < typename T1, typename T2 > C UBcU  
  struct result_2 Kq!n `@  
  { =Z-.4\3  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !2&h=;i~V  
} ; k7y!! AV  
s?%1/&.~  
template < typename T1, typename T2 > YVW!u6W'[6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8-8= \  
  { #On1Q:d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L**!$k"{5  
} I[t)V*L9  
{8I93]  
template < typename T > 2?-}(F;Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8CEy#%7]}  
  { hr6f}2  
  return OpClass::execute(lt(t)); toIljca  
} Ii|<:BW  
k, v.U8  
} ; l^0 <a<P  
:syR4A WM  
>{GC@Cw  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug lBh {8a|2W  
好啦,现在才真正完美了。 eW >k'ez  
现在在picker里面就可以这么添加了: dwx1 EdJ{  
9,,v 0tE  
template < typename Right > TvdmgVNP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .Uih|h  
  { Hh!x&;x}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3*arW|Xm  
} aUA+%  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &x=<>~Ag3  
89 (k<m  
VJr?` eY4  
A0[flIl  
yobi$mnsy!  
十. bind 2EE#60  
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。 iwmXgsRa9}  
先来分析一下一段例子 :EA,0 ,  
1uy+'2[Z-D  
<<;j=Yy({`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [9+M/O|Vs  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4L5Wa~5\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )0d3sJ8  
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。 QL\'pW5  
我们来写个简单的。 }){hQt7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  ;\iQZ~   
对于函数对象类的版本: lXz<jt@5  
cIgFSwQ 4  
template < typename Func > D %5 0  
struct functor_trait VNytK_F0P  
  { F` ?pZ  
typedef typename Func::result_type result_type; Za01z^  
} ; o} %  
对于无参数函数的版本: 6s|C:1](b  
O9>/ WmLe  
template < typename Ret > CF>NyY:_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H<FDi{  
  { l{y~N  
typedef Ret result_type; %|,j'V$  
} ; oEi +S)_  
对于单参数函数的版本: m X2Qf8  
;2X1qw>  
template < typename Ret, typename V1 > St(7@)gvY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s}HTxY;  
  { m*I5 \  
typedef Ret result_type; a{u)~:/G  
} ; w93yhV?  
对于双参数函数的版本: LL,~&5{  
v=X\@27= ?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oHa6fi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lv8tS-  
  { K, 35*  
typedef Ret result_type; EIf~>AI  
} ; ("9)=x*5  
等等。。。 o\2#}eie  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ajq<=y`NzV  
N:&Gv'`  
template < typename Func > 0c`wJktWK  
struct func_return S*\`LBl"nX  
  { Z&}94  
template < typename T > "dkvk7zCP  
  struct result_1 ^,`yt^^A  
  { I=lA7}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *J%+zH  
} ; q&P"  
I/'jRM  
template < typename T1, typename T2 > ?EtK/6dJZt  
  struct result_2 4l z9z>J.V  
  { 2 K` hH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g4~{#P^i  
} ; :/1WJG:!  
} ; IXC: Q  
7qnw.7p  
o!j? )0d  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 HF0J>Clq  
cZHlW|$R  
template < typename Func, typename aPicker > K@?S0KMK  
class binder_1 xEZvCwsb  
  { Wk$%0xZ7  
Func fn; jI y'mGaG  
aPicker pk; Q4Cw{2r  
public : `VS/ Xyp  
30B! hj$C  
template < typename T > Lo !kv*  
  struct result_1 7j@TW%FmV\  
  { o 0fsM;K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ==Y^~ab;K  
} ; i  #8)ad  
-1U]@s  
template < typename T1, typename T2 >  okfhd{9  
  struct result_2 gI T"nG=a4  
  { 7@06x+!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v/CXX<^U(  
} ; |*8 J.H*r  
@mw1(J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1tfm\/V}ho  
]Wfnpqc^  
template < typename T > ;[%AeN5W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E?%rmdyhL!  
  { C~kw{g+|  
  return fn(pk(t)); !v$hqNt7  
} Z(CzU{7c  
template < typename T1, typename T2 > V>z8 *28S.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ky[FNgQ3n  
  { P PmE.%_  
  return fn(pk(t1, t2)); ve'hz{W  
} 6$`8y,TMSt  
} ; ^Z;5e@S  
-k!UcMWP  
ld}- }W-cq  
一目了然不是么? O-q [#P  
最后实现bind 4R}2H>VV%  
z${DW@o3  
&(irri_  
template < typename Func, typename aPicker > J4=~.&6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %~G)xK?W*  
  { Y+lZT4w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _?mu2!X  
} V\4'Hd  
'V } -0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z+FJ cvYx  
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。 [N.4 i" Cd  
FzW7MW>\x  
十一. phoenix 8)'OXR0/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1;S@XC>  
;5dJ5_}  
for_each(v.begin(), v.end(), s}X2*o`,  
( 05$CIS>!  
do_ >'7Icx  
[ 8,=,'gFO  
  cout << _1 <<   " , " #sN]6  
] #8rLB(  
.while_( -- _1), >pUR>?t"  
cout << var( " \n " ) CKy' 8I9  
) FL9 Dz4  
); O_*%_S}F&  
}~y i6!w'  
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: M;-PrJdyt  
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 7S}NV7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q\/ph(HF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'H zF/RKh  
5{L~e>oS9  
]]V|[g&aJ  
template < typename Cond, typename Actor > ? 0p_/mZ  
class do_while PFu{OJg&  
  { EWrIDZi  
Cond cd; xo a1='  
Actor act; 3c}@_Yn  
public : f;x0Ho5C2  
template < typename T > Jx!#y A;  
  struct result_1 YZMSiDv[e  
  { C[6} 8J|  
  typedef int result_type; :Ugf3%sQ  
} ; kZ>_m &g  
X@RS /  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [+ K jun_  
,K 8R%B  
template < typename T > h'jc4mu0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "m4. _4U  
  { <Z5-?wgf9  
  do j4k\5~yzS  
    { gF# HNv  
  act(t); Py y!B  
  } 3K!(/,`  
  while (cd(t)); S6Y2(qdP  
  return   0 ; T\?$7$/V  
} .o8Sy2PaV  
} ; ?I{L^j^#4  
9sG]Q[:.]  
N?`V;`[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -M5vh~Tp  
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。 dhv?36uE  
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。 HCfme<'  
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。 %D1 |0v8}  
下面就是产生这个functor的类: Swa0TiT(  
Ql"kJ_F!br  
)0+6^[Tqq  
template < typename Actor > `i`+yh>pc#  
class do_while_actor `%;Hj _X}  
  { g&z8t;@  
Actor act; 2,aH1Xbex  
public : J/LsL k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _Z7`tUS-j  
;`Nh@*_  
template < typename Cond > t.y-b`v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :^7>kJ5?  
} ; ttOk6-  
]-8WM5\qJM  
@@JyCUd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *:bexDH  
最后,是那个do_ P9`R~HO'`  
<aztbq?  
L"bZ~'y  
class do_while_invoker >3ax `8  
  { &^2SdF  
public : ZtyDip'x  
template < typename Actor > qG@YNc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -M/j&<;LW  
  { TyDh\f!w  
  return do_while_actor < Actor > (act); =PU($  
} qv& Bai[  
} do_; *5IB@^<  
vd?Bk_d9k,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8Cs;.>75[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .7]P-]uOZ  
最后来说说怎么处理break和continue o?Aj6fNY?  
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。 Z1#u&oX  
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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