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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3~I|KF7x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \{HbL,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, X2? ^t]-N  
ZH:-.2*cj  
mUmU_L u8  
*v}8n95*2  
  class filler x +=zG4Hm  
  { 4;]<#u  
public : 1VlRdDg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4$);x/ a  
} ; /!l$Y?  
b ?p <y`  
X0\2qD  
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: -bN;nSgb  
OT*C7=  
q`HuVilNH  
_(K)(&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Aj854 L(!  
-VqZw&"  
tai=2,'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TN xl?5:  
~6HpI0i  
:2'y=t#  
6zmt^U   
二. 战前分析 %V,2,NCd  
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。 Nl[]8G};  
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 =6XJr7Ay8u  
yqaLqZ$  
L\cd=&b`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JnW G_|m)  
  /* --------------------------------------------- */ 1S&GhJ<wJ  
vector < int *> vp( 10 ); #H'j;=]:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _2eRH@T  
/* --------------------------------------------- */ 6zo'w Wc3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *>lh2ssl L  
/* --------------------------------------------- */ P=.yXirm?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VH.m H<  
  /* --------------------------------------------- */ !Ez5@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !e8OC9 _x  
/* --------------------------------------------- */ wLF;nzv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3pxZk%  
;_o1{?~  
y9K U&L2  
p#5U[@TK  
看了之后,我们可以思考一些问题: O_9M /[<  
1._1, _2是什么? 9g7d:zG  
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。 f<14-R=  
2._1 = 1是在做什么? g*]hmkYe9  
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。 n~1F[ *  
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。 R cZg/{[{  
-B`Nkc  
scf.> K2  
三. 动工 (E{>L).~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WH>=*\  
<G};`}$a  
U$*AV<{%   
B]KR*  
template < typename T > {iGy@?d)zt  
class assignment aVg~/  
  { 8 #m,TOp  
T value; InO;DA\  
public : !"v[\||1  
assignment( const T & v) : value(v) {}  Re=()M  
template < typename T2 > CIxa" MW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [@VM'@e7  
} ; _Sq*m=  
#x?Ku\ts  
mY1I{ '.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K nl`[Nl  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment T*Dd% f  
* ~D|M  
SmpYH@  
Z<wJ!|f  
  class holder &$$o=Yg,  
  { GI se|[p  
public : 8a,uM :  
template < typename T > ty"|yA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~ u)} /  
  { Qe[ejj1o:  
  return assignment < T > (t); &RJ*DAmL  
} -wh?9 ?W  
} ; h SeXxSb:  
]9 JLu8GO  
R)@2={fd}  
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: -JEiwi,  
J~]Y  
  static holder _1; |)+s,LT5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oe'f?IY  
@%'1Jd7-Wp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]<3n;*8k?  
而不用手动写一个函数对象。 H zMr  
W\c1QY$E  
_o52#Q4   
\,AE5hnO  
四. 问题分析 3 T1,:r  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r|_@S[hZg  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 AMw#_8Y  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d-sT+4o}  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &G|^{!p/G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x5(6U>-Y  
gW5yLb_Vz$  
五. 问题1:一致性 u|mTF>L  
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?| zA>LrtyK(=  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2zV{I*  
=*5< w  
struct holder /E39Z*  
  { y}F;~H~P  
  // th1;Ym+Ze  
  template < typename T > z/I\hC9i  
T &   operator ()( const T & r) const %lnVzGP  
  { lR>p  
  return (T & )r; j|KjQ'9  
} 03/mB2|TF(  
} ; Ud_7>P$a  
/h7u E  
这样的话assignment也必须相应改动: [;Y,nSw  
kSpy-bVn  
template < typename Left, typename Right > h6Q~Di  
class assignment *)(S}D\94  
  { -O^R~Q_`w  
Left l; \8Hs[H!  
Right r; J2Mq1*Vpq  
public : {E;oirv&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ri`;   
template < typename T2 > 'ln o#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #z1/VZ  
} ; r j.X"  
k\TP3*fD  
同时,holder的operator=也需要改动: yW)r`xpY  
h"y~!NWn  
template < typename T > l$&dTI<#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y3 \EX  
  { s&4&\Aq}x#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #`ZBA>FLaQ  
} |ms.  
a&Z,~Vp  
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。 Pav W@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 wVq9t|V  
8 :;]tt  
return l(rhs) = r; ;nx.:f  
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。 bt};Pn{3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TILH[r&Jg  
JvsL]yRT  
template < typename Tp > p/qu4[Mm  
class constant_t P6I<M}p  
  { (!PsK:wc  
  const Tp t; S"t\LB*'Ls  
public : ~dC.,"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} iR!]&Oh  
template < typename T > zM(-f|wVI)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8OMMV,QF  
  { AQ?;UDqU  
  return t; nMJ( tQ  
} 5WA:gygB&  
} ; /9A6"Z  
D/ VEl{ba-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b BiTAP  
下面就可以修改holder的operator=了 r8tW)"?  
;Dbx5-t  
template < typename T > !|l7b2NEz-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NcrBp(  
  { i6f42]Jy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [C/{ru&E  
} gt9(5p  
&Hyy .a  
同时也要修改assignment的operator() qj/Zk [  
Dkx}}E:<  
template < typename T2 > BCuoFw)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "L;@qCfhO  
现在代码看起来就很一致了。 %^d<go^  
2acT w#  
六. 问题2:链式操作 ${rWDZ0Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 BaWU[*  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *8_Dn}u?Jx  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 2+/r~LwbK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 dW2 2v!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fk9q3  
-G~/ GO  
template < typename T > }d>Xh8:%)  
struct result_1 D@O5Gd  
  { _#1EbvO*l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L/E7xLz  
} ; t Davp:M1v  
DgK*> A  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m[%':^vSr  
NJSbS<O  
template < typename T > o:&8H>(hn]  
struct   ref ?lfyC/  
  {  iDx(qdla  
typedef T & reference; 3d]~e  
} ; vS"h`pL  
template < typename T > X-X`Z`o  
struct   ref < T &> =1k%T{>  
  { M7T*J>i  
typedef T & reference; lXF7)H&T  
} ; rT=C/SKP  
lo1bj*Y2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EP"Z58&$R  
op/_ :#&'  
template < typename T > ^eyVEN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )o~/yB7  
  { $f _C~O  
  return l(t) = r(t); m+(g.mvK>  
} vQp'bRR  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3~7!=s\v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EJ>rW(s  
F:d2;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 zy%0;%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q"D5D rj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '&hd^9]Lo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d"IZt;s/,  
最后的布局是: A'rd1"K  
                Add O$;#GpR  
              /   \ O9zMD8  
            Divide   5 Dn@ZS_f  
            /   \ ;N(L,  
          _1     3 rM^2yr7H  
似乎一切都解决了?不。 t)Cf]]dV  
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。 t#@z_Mn\  
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。 sp:4b$zX  
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: k \qFWFR  
6Q\|8a  
template < typename Right > 3!\h'5{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9a=>gEF],@  
Right & rt) const /V{UTMSz  
  { gKl9Nkd!R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); : .-z!  
} vK@U K"m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NiWAJ]Z  
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。 zwU[!i)  
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。 T9%|B9FeJ  
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。 $'>JG9M  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?}v/)hjp=?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 99`w'Nlk  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [U",yN]d  
343d`FRa}  
template < class Action > 4_iA<}>|  
class picker : public Action 1<1+nGO  
  { GS=E6  
public : q?Csm\Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fz`)CWo:  
  // all the operator overloaded d5>&, {o7N  
} ; 1KrJS(.  
akt7rnt?i  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 hrq% {!Z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: m7y[Y  
EnlAgL']|  
template < typename Right > :H3/+/x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U;WwEta ]  
  { Q.$Rhjb  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q`/J2r+O  
} W>i%sHH6  
-e}(\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ` 6*]cn#(  
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。 5 ,-8oEUL  
HUD0 @HQI  
template < typename T >   struct picker_maker $l"%o9ICG  
  { =?0v,;F9|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !L9OJ1F  
} ; R'`'q1=R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {pH#zs4Y  
  { *E/ Mf  
typedef picker < T > result; ~WTkX(\  
} ; &K60n6q{aQ  
_qf39fM;\  
下面总的结构就有了: B7[d^Y60B  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 & nXE?-J  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ObEz0Rj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mi<Q3;m  
至此链式操作完美实现。 O+|C<;K  
`j@1]%&z  
6 h#U,G  
七. 问题3 {eI'0==  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 t4#gW$+^?H  
r!dWI  
template < typename T1, typename T2 > QK+,63@D\=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KzO"$+M  
  { K&%CeUa  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~qeFSU(  
} |&JeJ0k>~  
}}$@Tij19[  
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: hBpa"0F  
O# ZZ PJ"  
template < typename T1, typename T2 > PBb&.<   
struct result_2 9/29>K_  
  { PjEJ C@n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .gDq+~r8O  
} ; $Q8 &TM}E  
CA0XcLiFt  
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? I:iMRvp  
这个差事就留给了holder自己。 N4C7I1ihq  
    =n"kgn  
a24 AmoWx  
template < int Order > bg-/ 8,  
class holder; .7^(~&5N  
template <> z``wqK  
class holder < 1 > /m"/#; ^l  
  { <A)M^,#o  
public : aim\ 3y~  
template < typename T > 8]&:'  
  struct result_1 T8z?_ *k  
  { A_oZSUrR  
  typedef T & result; jW`JThoq  
} ; Cn3 _D  
template < typename T1, typename T2 >  SW#/;|m  
  struct result_2 &;d N:F;  
  { gx9Os2Z|3  
  typedef T1 & result; xt5/`C  
} ; 5\bGCf  
template < typename T > R\3a Sx L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D;V[9E=g/  
  { }psRgF  
  return (T & )r; s/IsrcfM  
} PmE)FthdP(  
template < typename T1, typename T2 >  rvd $4l^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q%d G>!  
  {   < v]  
  return (T1 & )r1; ;z4F-SYQ  
} "g ^i%  
} ; zk8 )!Af  
w7?fJ")  
template <> $C\ETQ@  
class holder < 2 > qXW\/NT"p<  
  { ~/`/r%1/J  
public : &su'znLV  
template < typename T > TSP%5v;Dh  
  struct result_1 0Xh_.PF  
  { Xh;.T=/E|  
  typedef T & result; *pJGp:{6V?  
} ; *tF~CG$r  
template < typename T1, typename T2 > 8mreHa  
  struct result_2 o2ggHZe/=@  
  { Bxm,?=h  
  typedef T2 & result; c,2& -T}  
} ; Lkm-<  
template < typename T > tf~B,?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w_56y8Pd4  
  { o?Hfxp0}  
  return (T & )r; +;q\7*  
} Res U5Ce~  
template < typename T1, typename T2 > ,D+ydr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [#Y L_*p  
  { H>EM3cFU  
  return (T2 & )r2; TBBnsj6e  
} {'O><4  
} ; SO0\d0?u  
$~G,T g  
!RmVb}m  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 j HHWq>=d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]u_j6y!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rY_~(?XS  
9Lb96K?=>  
return l(i, j) = r(i, j); nTqU~'d'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]5Uuz?:e  
BkB>eE1)Ea  
  return ( int & )i; \#9LwC"8;  
  return ( int & )j; MuY:(zC%  
最后执行i = j; %PYl  
可见,参数被正确的选择了。 crM5&L9zF  
@N>7+ 4  
yV{B,T`W  
r<+C,h;aww  
A#"Wk]jX  
八. 中期总结 8 c8`"i  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N6y9'LGG`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |RiJ>/ MK\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !2LX+*;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K|7"YNohfG  
15g! Q *v  
,&t+D-s<f  
!!1?2ine  
dE7x  SI  
IK2da@V  
九. 简化 2a$. S " ?  
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。 g<:Lcg"u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Zo3!Hs ZA  
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: ;l@94)@0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 uks75W!}U  
  +-*/&|^等 h:%,>I%{  
2. 返回引用。 d/7fJ8y8  
  =,各种复合赋值等 > {*cW  
3. 返回固定类型。 cfLF@LW!])  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aDbqh~7  
4. 原样返回。 S>yiD`v  
  operator, r6m^~Wq!}  
5. 返回解引用的类型。 Xul`>8y|  
  operator*(单目) p/h\QG1   
6. 返回地址。 B@,r8)D  
  operator&(单目) .q@?sdGD  
7. 下表访问返回类型。 &BVHQ7[  
  operator[] Lzh8-d=HQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 xE1?)  
  operator<<和operator>> uAO!fE}CJ  
>f]/VaMH{  
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。 KUI{Z I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cbzA`b'Mg  
N"S`9B1eD(  
template < typename Left > pi"H?EHk  
struct value_return ,-pE/3|(  
  { uBm"Xkxe|w  
template < typename T > |#TU"$;  
  struct result_1 Ds`e-X)O;\  
  { smn"]K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iiPVqU%  
} ; X{-4w([  
11H`WOTQF  
template < typename T1, typename T2 > L< F8+a7i  
  struct result_2 E'AR.!  
  { CsO!Y\'FY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Y+?QHtZL  
} ; RM2Ik_IH[l  
} ; ewMVUq*:  
F]$ Nu  
37U8<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]>n{~4a  
(t4i&7-  
下面我们来剥离functor中的operator() [?]N GTr#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7H7 Xbi@  
6$`<Y?  
return l(t) op r(t) [EAOk=X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  0,Ds1y^  
return op l(t) b fxE}>  
return op l(t1, t2) q7B5#kb  
return l(t) op /Ew()>Y  
return l(t1, t2) op |L<JOQ  
return l(t)[r(t)] RNT9M:w  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |Xso}Y{  
NQdwj>_a  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: x93@[B*%  
单目: return f(l(t), r(t)); 5aQ)qUgAW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <y6`8J7:  
双目: return f(l(t)); Etz#+R&*  
return f(l(t1, t2)); V6g*"e/8  
下面就是f的实现,以operator/为例 e={O&9Z  
aHhLz>H'  
struct meta_divide uyj!$}4  
  { '@n"'vks(\  
template < typename T1, typename T2 > &h5Vhzq(<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6{2y$'m8  
  { x ytrd.  
  return t1 / t2; A4j ,]hOD  
} b_x!m{  
} ; 1iT_mtXK$  
TegdB|y7O  
这个工作可以让宏来做: mv9D{_,pD  
-)A:@+GF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t^#1=nK  
template < typename T1, typename T2 > \ f|> rp[Gk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YU,zQ V'  
以后可以直接用 {j wv+6]U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N8 sT?  
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 [L%Ltmx  
(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。。。) xQ9t1b|{e  
q!z?Tn#!jd  
s< tG  
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 WIWo4[(  
b_+o1Zy`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0|GYtnd  
class unary_op : public Rettype _/>ktYo:  
  { "aGmv9\  
    Left l; H1N@E}>|  
public : (kL"*y/"p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4 ]oe`yx  
w-).HPe  
template < typename T > jFQy[k-B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !'$*Z(  
      { frcAXh9  
      return FuncType::execute(l(t)); F8%^Ed~@  
    } xF_u:}7`  
IOHWb&N6  
    template < typename T1, typename T2 > XpAJP++  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z_c-1iXCW  
      { M6-uTmN:d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); MWwqon|  
    } X}#vt?mu  
} ; G4 7^xR  
U]Q 5};FK  
9SC1A-nF  
同样还可以申明一个binary_op d V%o:@Z  
 (?Ku-k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /JNG}*  
class binary_op : public Rettype AD   
  { J.iz%8  
    Left l; N XB8u6  
Right r; 4~ x>]  
public : DgEdV4@p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u>fs yn9c  
/)K')  
template < typename T > lBP?7`U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SFg4}*"C/  
      { imOIO[<;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9Qyc!s`  
    } N[@~q~v  
*)[fGxz \  
    template < typename T1, typename T2 > bU gg2iFS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w5Fk#zJv  
      { \O*ZW7?TJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F2YBkwI  
    } uGAQt9$>_  
} ; Rk9n,"xpv  
tGOJ4 =  
bWL!=  
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 %)V=)l.j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F6vsU:TfB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .H|Z3d!Jj  
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。 :h@V,m Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z ,;XWv?  
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。。。 hw"2'{"II  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :h,}yBJ1L  
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) <.`i,|?MHS  
下面是修改过的unary_op 9@1n:X  
J_F\cM   
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > E+y_te^+b  
class unary_op p;4FZ$  
  { |X{j^JP 5  
Left l; "OwM' n8  
  :U\* 4l  
public : +;+G+Tn  
D*UxPm"pw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uP4yJ/]  
l&\y]ZV={  
template < typename T > WG,Il/  
  struct result_1 W,8Uu1X =  
  { a[ ;L+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N5 sR  
} ; AXcmN  
pI f6RwH}%  
template < typename T1, typename T2 > T Tbe{nb  
  struct result_2 @Mg&T$  
  { ](I||JJa9f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G{?`4=K  
} ; 0%xb):Ctw  
")ys!V9  
template < typename T1, typename T2 > *X3wf`C?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7OLHYt9  
  { AclK9+V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e R[B0;c  
} lOA EM  
Y4YZM  
template < typename T > K1YxF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H8g 6ZCU~  
  { .Z]hS7t  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;u`8pF!_eE  
} !,$K;L  
Bor_(eL^  
} ; RaLV@>jPm  
Z<<=2Xl(  
uPho|hDp  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Y'1 KH}sH  
好啦,现在才真正完美了。 8(ZQM01;  
现在在picker里面就可以这么添加了: kjQW9QJ<  
&qY]W=9uK  
template < typename Right > F<h+d917  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {$t*XTY6R  
  { =XYc2. t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @?s>oSyV  
} }72\Aw5  
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。 I[rR-4.F]  
r4cz?e |  
o]V.6Ge-  
&g}P)x r  
{Zw;<1{E  
十. bind z 3[J sE%  
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。 1tO96t^d%  
先来分析一下一段例子 v? 8i;[  
P cbhylKd  
+*W lj8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lA4-ZQ2Zp[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .~ uKr^%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (z;lNl(*C  
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。 &b>&XMIK  
我们来写个简单的。 iN[6}V6Sm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K:9AP{+  
对于函数对象类的版本: ObZhQ.&  
RFsUb:%V7-  
template < typename Func > x?A<X2  
struct functor_trait *Dq ++  
  { |) cJ  
typedef typename Func::result_type result_type;  7L:Eg  
} ; ,_$J-F?  
对于无参数函数的版本: bD/ZKvg  
# B <%  
template < typename Ret > -Sh&x  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2\&3x} @  
  { s[eSPSFZ  
typedef Ret result_type; Q%~BD@Io  
} ; 67/\0mV:~  
对于单参数函数的版本: xC5Pv">  
Mb"y{Fox  
template < typename Ret, typename V1 > @x*xgf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {m3#1iV9  
  { J:'_S `J  
typedef Ret result_type; C(h<s e?  
} ; i@D4bd9lR  
对于双参数函数的版本: #?\(l%  
,j{tGj_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EF$ASNh"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;:oXe*d  
  { 5|jY  
typedef Ret result_type; t%e<]2-8  
} ; ]Hl{(v\H O  
等等。。。 :B=Gb8?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^B%ki  
.* `]x  
template < typename Func > @J>JZ7m]\  
struct func_return SHSfe{n  
  { bxwwYSS  
template < typename T > [%yj' )R/  
  struct result_1 teb(gUy}L6  
  { 6DU(KYN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %=*|: v  
} ; }&L%c>  
8G$BQ  
template < typename T1, typename T2 > <L*`WO]\l  
  struct result_2 -Op^3WWyY  
  { jPo,mz&^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <-' !I&  
} ; RcJtVOrd  
} ; a {x3FQ  
?zC{T*a  
,) dlL tUm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /zXOta G  
nC[aEZ7  
template < typename Func, typename aPicker > /9gn)q2f(  
class binder_1 NNr6~m)3v  
  { \}4*}Lr  
Func fn; \`z%5/@f;  
aPicker pk; 04}8x[t  
public : )\D{5j  
2[(~_VJ  
template < typename T > fwA8=o SZd  
  struct result_1 #^]vhnbN  
  { _OjZ>j<B.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Xm|~1 k_3  
} ; \6MM7x(U3  
YL!{oHs4  
template < typename T1, typename T2 > ' =5B   
  struct result_2 sm Ql^ 6a  
  { A15Kj#Oy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LjGZp"&{  
} ; 1,h:|  
X=1o$:7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} N2HD=[*cr  
__7}4mA  
template < typename T > G!B:>P|\l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - G/qfd|s/  
  { Fx.Ly]L  
  return fn(pk(t)); t_!p({  
} `C|];mf(#  
template < typename T1, typename T2 > U$OI]Dd9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]&P\|b1*g  
  { bW! &n  
  return fn(pk(t1, t2)); ))Z>$\<:  
} >EFWevT{  
} ; p[xGL } +\  
|kvH`&s  
L~;(M6Jp  
一目了然不是么? rOE: ap|KL  
最后实现bind *k8?$(  
6@8t>"}  
573,b7Yf  
template < typename Func, typename aPicker > /RqWrpzx@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }Md;=_TP  
  { -@_v@]:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q 318a0  
} e Bxm  
E X'PRNB,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a9p:k ]{  
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。 1,;zX^  
_iq62[i3^  
十一. phoenix |BZrV3;H  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =+wd"Bu  
!dGu0wE  
for_each(v.begin(), v.end(), i@5Fne  
( ihwJBN>(  
do_ of_y<dd[G  
[ ej}S{/<*n  
  cout << _1 <<   " , " N2'aC} I  
] %>=6v} f,+  
.while_( -- _1), P[G>uA>Z1  
cout << var( " \n " ) #>bj6<  
) :EQ{7Op`  
); 7_ayn#;y  
p)iEwl}!j  
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: MomHSvQ\  
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 %EVgSF!r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D@68_sn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O8bxd6xb  
Kf BT'6t  
J=$\-  
template < typename Cond, typename Actor > TE+>|}]R  
class do_while rqmb<# Z  
  { egG<"e*W}N  
Cond cd; :yD>Tn;1  
Actor act; HLwMo&*rA  
public : r#4/~a5i~  
template < typename T > lD3nz<p  
  struct result_1 -c0ypz  
  { C[ mTVxd  
  typedef int result_type; KsOWTq"uj  
} ; JL1A3G  
RM `qC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $+7uB-KsU  
'-RacNY  
template < typename T > }}tbOD)t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < z2wt  
  { A)C)5W  
  do @lE'D":?  
    { / }$n_N\!)  
  act(t); |0=UZK7%O  
  } +K'Hr: (  
  while (cd(t)); ZzupK^5Z  
  return   0 ; ySmbX  
} .nrllVG%`  
} ; v}Ju2}IK  
h5@G eYda  
gd*Gn"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b@;Wh-{d  
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。 [TFJb+N&  
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。 X^ Is-[OvE  
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。 V9v20iX  
下面就是产生这个functor的类: kzRJzJquP  
I8 :e `L  
s4"Os gP+  
template < typename Actor > -<6?ISF2  
class do_while_actor v wEbGx  
  { nlNk  
Actor act; qt~=47<d  
public : :HO5 T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DHWz,M  
/!?LBtqy  
template < typename Cond > ZKrLp8l\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -U=Ci  
} ; a9.yuSzL  
_rwJ: r  
aaFT   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;Nj9,Va(t  
最后,是那个do_ aE`d[d SG  
+ GI906K  
Q< :RLKVT  
class do_while_invoker f 5v&4  
  { T^1 Z_|A  
public : h<Aq|*  
template < typename Actor >  m[B#k$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const XnQR(r)pR2  
  { Ku75YFO,5  
  return do_while_actor < Actor > (act); qcj {rG18  
} hF,|()E[  
} do_; nMyl( kF[  
#0P_\X`E   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H;1@]|sH#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P0n1I7|  
最后来说说怎么处理break和continue "0An'7'm  
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。 VLez<Id9(  
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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