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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :~"Dwrui  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X(r$OZ  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, <GdQ""X  
4hl`~&yDf  
z4!Y9  
FaA'%P@  
  class filler n]nb+_-97  
  { Z'Uc}M'U  
public : %"yy8~|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :t)<$dtf[  
} ; ]h3{M Tr/  
3'*}ZDC  
$M:Ru@Du2  
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: $u"*n\k>  
^ "D  
;\mTm;]G  
%DQ!#Nl*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `4Db( ~  
{zNFp#z  
mMt~4(5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q[6<Y,}(pd  
5~!&x@  
7my7|s[  
UngK9uB~  
二. 战前分析 ~;AJB  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 v)c[-:"z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 f.e4 C,  
}57d3s  
bVgmjt2&>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QKP@+E_U  
  /* --------------------------------------------- */ &YpWfY&V  
vector < int *> vp( 10 ); zZE@:P&lf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8+|7*Ud  
/* --------------------------------------------- */ <&CzM"\Em  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &sA@!  
/* --------------------------------------------- */ Y^(NzN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Kk9eJ\  
  /* --------------------------------------------- */ PrQs_ t Ni  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,6Ua+\|  
/* --------------------------------------------- */ ?S2!'L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M/x*d4b_  
QnMN8Q9  
 b^dBX  
9zKbzT]  
看了之后,我们可以思考一些问题: =5 kTzH.  
1._1, _2是什么? IpYw<2'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 z~0f[As.  
2._1 = 1是在做什么? <c!I\y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 u^X,ASkQ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 a? <Ar#)j  
e b*w$|y6"  
n38l!m(.  
三. 动工 6Gj69Lr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0s2@z5bfX  
R=m9[TgBm  
&60#y4  
.>^iU}  
template < typename T > cERmCe|/CG  
class assignment tj< 0q<is  
  { iS#m{1m$$  
T value; {0J (=\u  
public : \f-HfYG  
assignment( const T & v) : value(v) {} ] RLEyDB  
template < typename T2 > _[p@V_my  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O{&wqV5m"  
} ; 7a#zr_r  
B,NHy C1i  
!fT3mI6u\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _usi~m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <&87aDYz  
r$/.x6g//  
^BN?iXQhN  
K[Ao_v2g  
  class holder =>u9k:('9  
  { ];7/DM#Np  
public : wPRs.(]_  
template < typename T > Zt{\<5j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )an,-EIX%  
  { V+dFL9  
  return assignment < T > (t); =7P(T`j  
} ^hIKDc!.m  
} ; 4SGF8y@WU  
t=6Wk4  
SHt#%3EU  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8pE0ANbq  
MoP,a9p  
  static holder _1; j|c6BdROl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M\w%c5  
R3!3TJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &-B&s.,kj  
而不用手动写一个函数对象。 Q!(qL[o  
.=% ,DT"  
(Gp|K6  
6( ~DS9  
四. 问题分析 >^V3Z{;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 +f]\>{o4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7nOn^f D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AOVoOd+6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A_}%YHb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Jz Z9ua  
?:1)=I<A4  
五. 问题1:一致性 ]Yd7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| d*(wU>J '  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %n<.)R  
,Y_[+  
struct holder [-*8 S1  
  { J6m(\o  
  // )9mUE*[  
  template < typename T > %. -nZC  
T &   operator ()( const T & r) const R`F8J}X_  
  { .|Bmg6g*  
  return (T & )r; [ Cu3D  
} /{7we$+,p  
} ; AYLCdCoK.  
 l6uU S  
这样的话assignment也必须相应改动: K-f\nr  
q oJ4w7  
template < typename Left, typename Right > YkqauyV^  
class assignment x|oa"l^JZ"  
  { 2`]_c=  
Left l; Qx%]u8s  
Right r; z,#3YC{'  
public : Me|+)}'p5h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i@|.1dWh  
template < typename T2 > xgQ]#{ tG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |Sf` Cs  
} ; ko<iG]Dv'  
-ip fGb  
同时,holder的operator=也需要改动: zMI0W&P M  
I-`qo7dQ_S  
template < typename T > Vy:MK9U2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c(y~,hN&p  
  { <78LB/:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *E-VS= #  
} K`d3p{M  
:.,3Zw{l  
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。 ]p.eFYDh7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T1}9^3T?{  
`'^&* 7,  
return l(rhs) = r; [ queXDn"m  
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。 iTq~ ^9G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hm5A@Z   
/Dn  
template < typename Tp > >=Z@)PAe  
class constant_t :/ yR  
  { 4{1 .[##]o  
  const Tp t; l8_TeO  
public : EjYCOb-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M+N7JpR  
template < typename T > k-M-=VvA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LpJ_HU7@lk  
  { $*u{i4b  
  return t; ,B<Tt|'  
} Hx]{'?   
} ; .+"SDt oX  
T'TxC)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /rqaUC)A  
下面就可以修改holder的operator=了 BkTGH.4G%  
D|Tv`47ntu  
template < typename T > G2x5%`   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6c/Tm0[  
  { /N>bEr4w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cP~?Iz8nD  
} u/h!i@_w[  
jKcnZu  
同时也要修改assignment的operator() 2Rp'ju~O)/  
1Jx|0YmO  
template < typename T2 > wPl!}HNf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o5N];Nj  
现在代码看起来就很一致了。 rl,6r u  
uW,L<;HnQ  
六. 问题2:链式操作 ]o(&J7Z6-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "16-K%}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Czs4jHTa`  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 B0:[3@P7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 F<UEipe/N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~!,Q<?  
<p'~$vK  
template < typename T > g8{?;  
struct result_1 fDdTs@)6  
  { E&/D%}Wl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (zFUC]  
} ; V+()`>44  
_faI*OY8  
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: w:z@!<  
tzxp0&:Z].  
template < typename T > @ P=eu3  
struct   ref l_!.yV{  
  { A;sdrA  
typedef T & reference; I]`>m3SJ  
} ; 2wWL]`(E  
template < typename T > z:aT5D  
struct   ref < T &> s68EzFS  
  { .~4>5W"u  
typedef T & reference; Z:#-4CiP  
} ; C/Ig.KmXF{  
({cgak  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :zC'jceO  
m<BL/ 7  
template < typename T > ,uD>.->  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Musz+<]  
  { yiUJ!m  
  return l(t) = r(t); $ ;/Ny)"  
} G6zFCgFJ^y  
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。 )>ed6A1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [|2uu."$  
HRx%m1H  
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 !}()mrIlP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z;@F.r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 t Ib?23K0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gFvFd:"uZ  
最后的布局是: <G59>H5  
                Add WT!8.M;Kv  
              /   \ #[*e$C  
            Divide   5 <?P UF,  
            /   \ ^yKP 99(  
          _1     3 oOuhbFu  
似乎一切都解决了?不。 1;ulqO  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 EjB<`yT  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 n%Xw6qV:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =VlO53Hy{  
j>M 'nQ,;d  
template < typename Right > _tQ=ASe0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /n7F]Ok'*  
Right & rt) const 4yC{BRbi  
  { VG'oy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q=yQEh|Y  
} \PzC:H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !&C8y  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `X]-blHo  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 [^W4%S  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 J1"u,HF*(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 cW),Y|8  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  !+IxPn  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: c?d+>5"VX  
4i[3|hv'  
template < class Action > {R[lsdH(X  
class picker : public Action C%v@ u$N  
  { -,96Qg4vI  
public : ##,i<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} amGQ!$] %#  
  // all the operator overloaded d {moU\W  
} ; C9Fc(Y?_  
"Q+'lA[}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3l>P>[<o  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: IqEY.2KN  
neQ2+W%oj  
template < typename Right > E]_lYYkA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uavts9v<  
  { 7(~^6Ql!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~sAINV>A  
} &P!^k0NJR  
p&_a kQj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0(3t#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2Z,;#t  
`R8~H7{I6  
template < typename T >   struct picker_maker ~MO'%'@  
  { .F)b9d[?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; '[5tc fG#z  
} ; V:!fe+ Er  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Px=/fO G  
  { +F 6KGK[  
typedef picker < T > result; D}!U?]la&  
} ; {C*mn!u  
>Q+a'bd w  
下面总的结构就有了: .Rc&EO  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [O [ N_z  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 d[rxmEXht  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Qoq@=|7kxa  
至此链式操作完美实现。 7 m&M(ct  
7z=Ss'O]  
TDY}oGmNn  
七. 问题3 *kL1r w6  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -.g5|B  
d2.eDEOsC  
template < typename T1, typename T2 > ~AK!_EOs`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 %dbfT j  
  { d&?B/E^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GWA_,/jS%  
} KfWVz*DC!  
|fTQ\q]W  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: pq-zy6^  
,X\z#B  
template < typename T1, typename T2 > J;"XRE[%5  
struct result_2 gNs@Q !  
  { m^T$H_*;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6Om-[^  
} ; jK I+-s  
j@kBCzX  
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? &r DOqj  
这个差事就留给了holder自己。 TmX~vZ  
    K~,,xsy,G&  
o?p) V^7  
template < int Order > a%(1#2^`q!  
class holder; `p#A2Ap A  
template <> l*'jqR')h^  
class holder < 1 > `?=AgGg  
  { MQ\:/]a  
public : 2E2J=Do  
template < typename T > "!Mu5Ga  
  struct result_1 Di-"y,[  
  { 8CA4gnh  
  typedef T & result; &R*d/~SU  
} ; ]X?+]9Fr  
template < typename T1, typename T2 > s o~p+]  
  struct result_2 |nD2k,S<?  
  { {,s:vPoiA  
  typedef T1 & result; `2S{.s  
} ; @[ :sP  
template < typename T > VWfrcSZg6M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0U`Ic_.  
  { m(g$T  
  return (T & )r; B}P,sFghw  
} O%c6vp7  
template < typename T1, typename T2 > ~01r c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~ xf9 ml  
  { HNU[W8mg8  
  return (T1 & )r1; c}v:X Slh7  
} hH[JY(V  
} ; LDPo}ogs  
>%[(C*Cks  
template <> ?m?e2{]u,  
class holder < 2 > %WCpn<)  
  { |UR.7rOV  
public : 8zVXQ!'  
template < typename T > 8`u#tl(  
  struct result_1 _/E>38G]  
  { YuPgsJ[m  
  typedef T & result; *[yCcqN.  
} ; YT:<AJm  
template < typename T1, typename T2 > qU2>V  
  struct result_2 m"x~Fjvd  
  { %],.?TS2V  
  typedef T2 & result; 'R=o,=  
} ; E>'pMw  
template < typename T > NoYu"57\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zo\Xu oZ  
  { &# @1n  
  return (T & )r; ?;{A@icr  
} B0 R[f  
template < typename T1, typename T2 > WUa-hm2:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B r pin  
  { eyAg\uuih  
  return (T2 & )r2; k+i}U9c"  
} t 8M3VGN  
} ; W8":lpp  
7d4R tdI  
f "-<Z_  
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> >。 Vn8Qsf1f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,vN#U&RS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ( I,V+v+{Y  
`H+Eo<U  
return l(i, j) = r(i, j); PL8akA#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |}mBW@ah  
A>k+ 4|f  
  return ( int & )i; :'!?dszS  
  return ( int & )j; cL1cBWd  
最后执行i = j; 7<1Y%|x`  
可见,参数被正确的选择了。 4]dPhsey  
m CdkYN#  
E&K8hY%5  
e|4jT7L}  
hF2 G{{8A  
八. 中期总结 =lDmP |^  
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: TR%?U/_4;r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YK[O#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。 ?2=c'%w7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^OQ_iPPI  
/?J_7Lg  
U`8)rtYw  
u YH{4%  
$x2<D :  
vF([mOZ  
九. 简化 0cS.|\ZTA  
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。 vMC;5r6*d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &=7ur  
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: < )?&Jf>_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =8J\;h  
  +-*/&|^等 hQet?*diU  
2. 返回引用。 6Q wL  
  =,各种复合赋值等 `zsKc 6%  
3. 返回固定类型。 8;Pdd1GyUL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (ZI&'"H  
4. 原样返回。 c dGl[dQ/  
  operator, 0 /H1INve  
5. 返回解引用的类型。 1zp,Suv  
  operator*(单目) }h]:I'R!  
6. 返回地址。 'Klz`)F  
  operator&(单目)  XG^  
7. 下表访问返回类型。 h|-r t15  
  operator[] $u"K1Q 3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $8eq&_gJ  
  operator<<和operator>> [Q$"+@jw  
-pjL7/gx  
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。 tx.YW9xD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ER|5_  
*yX_dgC>[  
template < typename Left > ?=T&|pp  
struct value_return $L`7J$'^  
  { $qEJO=v  
template < typename T > -51L!x}1c  
  struct result_1 }=L >u>cP  
  { +ypT"y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o1g[(zky  
} ; +5HOT{wj  
Mz{>vb  
template < typename T1, typename T2 > My1E@<  
  struct result_2 ahf$#UQLb  
  { woR)E0'qx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4%]{46YnK  
} ; jBB<{VV|  
} ; ~_oTEXT^O  
}Jtaq[y\r  
`}=Fw0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U$J]^-AS  
|zUDu\MZ{  
下面我们来剥离functor中的operator() xFvSQ`sp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "?il07+w%  
EfUo<E  
return l(t) op r(t) Aqc(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P&SR;{:y  
return op l(t) Uex b>|  
return op l(t1, t2) r94BEC 2  
return l(t) op cN :;ir  
return l(t1, t2) op ^KhFBed   
return l(t)[r(t)] Fb}9cpz{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }@#e D  
dy0!Zz  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 0b|!S/*A3  
单目: return f(l(t), r(t)); O4#zsr:"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5 QT9  
双目: return f(l(t)); 8q0 .yhb  
return f(l(t1, t2)); |On6?5((e  
下面就是f的实现,以operator/为例 mPh;  
LnL<WI*Pq  
struct meta_divide fU8;CZnx  
  { m|y]j4  
template < typename T1, typename T2 > 9 o18VJR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [v&_MQ  
  { vSyN_AB?$  
  return t1 / t2; $C>EnNx  
} 9Z*vp^3  
} ; !XicX9n  
@s[bRp`gd  
这个工作可以让宏来做: XR&*g1  
`2Z=Lp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /bb4nM_E/  
template < typename T1, typename T2 > \ {.2C>p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yQW\0&a$  
以后可以直接用 `=>Bop)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) S%4hv*_c  
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 o60wB-y  
(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。。。) [|>.iH X  
msCAC*;,  
W=b5{ 6  
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  {jl4`  
^aC[Z P:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HC0puLt_  
class unary_op : public Rettype k~gQn:.Cx  
  { b6i0_fOO  
    Left l; E=B9FIx~<  
public : COT;KC6 n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *?8Q:@:  
b 9?w _  
template < typename T > w9oiu$7),  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qzLRA.#f^  
      { AD5tuY  
      return FuncType::execute(l(t)); UFl*^j_)]  
    } JDs<1@\  
Fivv#4YO  
    template < typename T1, typename T2 > J?]W!V7C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1zM`g_(#  
      { t (1z+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (PNvv/A  
    } h%O`,iD2  
} ; olJ9Kfc0  
EbW7Av  
j` x9z_  
同样还可以申明一个binary_op }Bb(wP^B.  
g7H;d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #Q{6/{bM&J  
class binary_op : public Rettype 1idEm*3&(  
  { :{fsfZXXr  
    Left l; q4Z \y  
Right r; J3'"-,Hv  
public : QVP $e`4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CeZ5Ti?F  
!!QMcx_C#/  
template < typename T > EmH{G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ucn aj|  
      { mkWIJH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XI0O^[/n{  
    } X3"V1@-i4$  
mA4v  4z  
    template < typename T1, typename T2 > 4j | vzyc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "<&F=gV  
      { PaZFM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a@7we=!  
    } qmK!d<4  
} ; l5R H~F  
cVz.ac  
Wb|IWn H$  
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 YgDgd\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T#( s2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S)~h|&A(  
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。 =DtM.oQ>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "qF&%&#r'  
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。。。 ^fx9R 5E$:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E`X+fJx  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) EfyF]cYL  
下面是修改过的unary_op dRu@5 :BP  
NLdUe32A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >S~#E,Tg  
class unary_op >GjaA1,  
  { FVSz[n  
Left l; 8Yj(/S3y  
  <Ei|:m  
public : S<>e(x3g]  
bH= 5[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `$i`i'S  
(YR] X_  
template < typename T > o`#;[  
  struct result_1 %xg"e O2x  
  { !qcR5yk`2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R1S Ev$  
} ; 8U8"k  
Y, 0O&'>  
template < typename T1, typename T2 > UA/3lH}  
  struct result_2 D8h~?phK  
  { r^@*Cir  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3*; {C|]S  
} ; weu'<C   
bT>^% H3  
template < typename T1, typename T2 > CSD8?k]2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K=~h1qV:  
  { w,l1&=d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "'PDreS  
} r)b`3=  
ny MA%9,B  
template < typename T > >#kzPYsp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eAl&[_o|S  
  { #fFEo)YG  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6IvLr+I  
} ^+P]_< 43  
2=#O4k.@  
} ; `R; ct4-  
{g);HnmPN  
Ohjqdv@  
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 j$Kubg(I5  
好啦,现在才真正完美了。 ~gV|_G  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2{ptV\f]D  
ad"&c*m[  
template < typename Right > *+J&ebSTN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,+q5e^P  
  { JL*-L*|Zcl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oACE:h9U  
} 7{b|+0W  
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。 +ivz  
ir\   
%;zA_Wg  
.t["kaA  
Gd'^vqo<  
十. bind E2\)>YF{ P  
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。 x^SE>dy ?z  
先来分析一下一段例子 !,1~:*:  
iBc( @EJ  
q_W NN/w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gHm ^@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Mk^o*L{ H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IP~g7`Y  
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。 UL{Xe&sT  
我们来写个简单的。 E(S}c*05O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aEgzQono  
对于函数对象类的版本: H!xBFiOH$n  
 D}_\oE/n  
template < typename Func > bhg"<I  
struct functor_trait ?49wq4L;a  
  { O'p7^"M  
typedef typename Func::result_type result_type; +C+3DwN  
} ; "#p)Z{v"!  
对于无参数函数的版本: N/y.=]  
5v?6J#]2  
template < typename Ret > |_ ;-~bmb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L=VuEF  
  { D9Q%*DLd$_  
typedef Ret result_type; SR\#>Qwx_  
} ; y[}BFUy  
对于单参数函数的版本: QALMF rWH  
air{1="<-  
template < typename Ret, typename V1 > +]AE}UXZoh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cW3;5  
  { .*y{[."!  
typedef Ret result_type; b^%4_[uRu  
} ; Qs4Jl;Y_  
对于双参数函数的版本: zg^5cHP\  
>w V$az  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >u6kT\|^C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > iedoL0#  
  { :qnRiK]  
typedef Ret result_type; {wd.aUB  
} ; |"ck;.)  
等等。。。 lQ)8zI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %5uuB4P&|$  
)~WxNn3rx  
template < typename Func > T%ha2X=  
struct func_return w%L0mH2]ng  
  { /.}&yRR  
template < typename T > 5#iv[c  
  struct result_1 2sf/^XC1  
  { )} /9*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $<T)_g  
} ; xo?f90+(  
(I\aGGW  
template < typename T1, typename T2 > :yO)g]KF  
  struct result_2 QPGssQR6  
  { HeR-;L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6g<JPc  
} ; <Q%o}m4Kt  
} ; ?X=9@m  
Vg2s~ce{  
? Bk"3{hl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /TpM#hkq/2  
_~6AUwM  
template < typename Func, typename aPicker > in%+)`'nH7  
class binder_1 dp+wwNe  
  { (z"Cwa@e  
Func fn; >yT:eG  
aPicker pk; =WN6Fj`  
public : JP[BSmhAV  
CjIkRa@!x  
template < typename T > Prr<:q  
  struct result_1 a-O9[?G/x  
  { \ar.(J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; koaH31Q  
} ; ZfMJU  
+DVU"d  
template < typename T1, typename T2 >  #p\sw  
  struct result_2 Z\NC+{7k]  
  { <m9IZI Y<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PN<Y&/fB  
} ; o%CBSm]  
4(o0I~hpB?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X8Gw8^t  
A4'v Jk  
template < typename T > +-xA/nU.c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RU#Q<QI(  
  { N7Dm,Q]  
  return fn(pk(t)); '9i:b]Hru  
} 377$c;4 F  
template < typename T1, typename T2 > fFiFc^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Ge-7^Fo7  
  { 5$N4< Lo7  
  return fn(pk(t1, t2)); .XS rLb?  
} R1?g6. Mq  
} ; ynDa4HB  
'0w'||#1  
NjL,0Bp  
一目了然不是么? eK`n5Z&Y\  
最后实现bind ,TP^i 0  
@{~x:P5g  
q"fK"H-j  
template < typename Func, typename aPicker > !+CRS9\D   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Qx$Yj  
  { #&&^5r-b-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r?V\X7` +  
} U9kt7#@FDK  
A2F+$N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (\M&/X~q  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 H.Pts>3r(  
2<U5d`  
十一. phoenix ~vG~Z*F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O8n\>pkI  
HQTB4_K\  
for_each(v.begin(), v.end(), %vyjn&13  
( <gJ|Wee  
do_ 0I079fqk<  
[ ~"{Kjr#R  
  cout << _1 <<   " , " e>"{nOY4  
] d0IHl!X  
.while_( -- _1), -s4qm)\  
cout << var( " \n " ) zn@tLLX  
) F5&4x"c  
); Ma wio5  
{ 5h6nYu  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %-H  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Vk8:;Hj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9%iqequ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L,Uqt,  
~h0SD(  
u'LA%l-  
template < typename Cond, typename Actor > HL*jRl  
class do_while CEZ*a 0}=  
  { aRg- rz  
Cond cd; aY8>#t?  
Actor act; Y~bp:FkS  
public : ;nSaZ$`5  
template < typename T > S yX>zN!  
  struct result_1 'szkn0  
  { Ow mI*`  
  typedef int result_type; @ttcFX1:W  
} ; 5-aCNAF2  
Q!|. ,?V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rOH8W  
I)9;4lix  
template < typename T > "7iHTV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e2Ba@e-  
  { Z}$.Tm  
  do T3+hxS  
    { 7$;mkHu4H%  
  act(t); /?HRq ?n  
  } lvcX}{>\  
  while (cd(t)); Y#NlbKkzu  
  return   0 ; WWH T;ST  
} prhFA3 rW.  
} ; 8_mdh+  
^MDBJ0 I.  
) Q]kUG#`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Pgs4/  
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。 v!K %\h2A  
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。 \O72PC+  
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。 }JAg<qy}  
下面就是产生这个functor的类: $Omc Ed  
dt^yEapjM  
ATH0n>)  
template < typename Actor > cfa#a!Y4  
class do_while_actor W!V06.  
  { 9:4P7  
Actor act; x1?p+  
public : ?Tt/,Hl?D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /V-7u  
xlv:+  
template < typename Cond > A:& `oJl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]={:VsnL  
} ; 4?1Ac7bE  
J1P82=$,  
5|wQeosXxI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hjaI&?w  
最后,是那个do_ J(g!>Sp!p  
axonqSf  
}a|S gI  
class do_while_invoker $l-j(=Md  
  { Oa CkU  
public : J1yy6Wq3[  
template < typename Actor > 1 NLawi6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5{[3I|m{  
  { .V 9E@_(  
  return do_while_actor < Actor > (act); Nr6YQH*[  
} |4x&f!%m  
} do_; c[@>#7p`o  
xL=g(FN(6L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U~!97,|ic  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  FxD\F  
最后来说说怎么处理break和continue X NnsMl  
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。 **dGK_^T0  
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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