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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U1"t|KW8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R_ 1C+  
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, gP`!MlY@  
Q./ lX:  
$@Ay0GEI"  
qA~D*=  
  class filler I+CQ,Zuf  
  { XeB>V.<y  
public : A5`7o9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <eh(~  
} ; !:n),sFv45  
8;!Eqyt  
jo(Q`oxm!>  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !}P FiT^  
GY",AL8f  
( Lu.^  
>C-_Zv<!T\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F889JSZ%  
jF3!}*7,  
R^2Uh$kk{A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "{B ek<  
o5D"<-=>  
b "Mq7&cf  
#PrV)en  
二. 战前分析 wr$}AX  
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。  g_>ZE  
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 -oZ a c  
7>zKW?  
cV{ZD q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qbEj\ b[  
  /* --------------------------------------------- */ 'iVo,m[yKU  
vector < int *> vp( 10 ); Me}TW!GC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #LN I&5  
/* --------------------------------------------- */ \i,cL)HM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rq1kj 8%2  
/* --------------------------------------------- */ HEuM"2{DMM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *3/7wSV:  
  /* --------------------------------------------- */ Hr+-ndH!Pq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @gqw]_W  
/* --------------------------------------------- */ `es($7}P_W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [[ e| GQ  
p-pw*wH0  
-/-6Td1JY>  
#8z,'~\  
看了之后,我们可以思考一些问题: w}Upa(dU  
1._1, _2是什么? 2 &Byq  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4{DeF@@  
2._1 = 1是在做什么? yo*iv+l  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z0=m:h  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 L, {rMLM%  
|%}s$*s  
=GQ^uVf1  
三. 动工 IPO[J^#Me  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: fl"y@;;#h  
9 <KtI7  
O$Vm#|$sq  
gFT~\3j p=  
template < typename T > x}.d`=  
class assignment CJ?gjV6  
  { 5ZA%,pH>Jq  
T value; PEBFN  
public : q~J oGTv  
assignment( const T & v) : value(v) {} }iSakq'  
template < typename T2 > S/-7Zo&w+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |)q K g  
} ; eh(Q^E;*  
,0Zn hS)kq  
YC]YX H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~9?U_ahfVt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gOyY#]g  
grQnV' q  
olMO+-USP  
$a\Uv0:xRx  
  class holder <} yp  
  { +^kxFQ(:  
public : b|dCEmFt  
template < typename T > O4/n!HOb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .gN$N=7<  
  { EyPJvs  
  return assignment < T > (t); S7kT3zB  
} +V9B  
} ; L)lQ&z?  
DAnb.0  
b!]0mXU  
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: kz0=GKic  
fcICFReyV  
  static holder _1; W3/ 7BW`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5)yOw|Bd  
"PyWo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,iVPcza  
而不用手动写一个函数对象。 ]&:b<]K3  
nnE_OK!}T  
h1XMx'}B  
(.1 rtj  
四. 问题分析 5}eQaW48  
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。 ,k~j6Z  
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。 umjhG6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "]m*816'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v'@b.R,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *sw-eyn(  
^5]u BOv  
五. 问题1:一致性 zq;DIWPIoJ  
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?| ISS\uj63M  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Znta#G0  
rer|k<k;]G  
struct holder voV:H[RD9  
  { -+}5ma  
  // T;!ukGoFP  
  template < typename T > &$c5~9p\B  
T &   operator ()( const T & r) const 7':f_]  
  { nMG rG  
  return (T & )r; nG"n-$A?<  
} 0)AM-/"  
} ; BF36V\  
HK0::6n{  
这样的话assignment也必须相应改动: 's[BK/  
t'R':+0Vf  
template < typename Left, typename Right > t<sNc8x  
class assignment Y}LLOj@L  
  { 3Q"F(uE v^  
Left l; :p<kQ4   
Right r; X0WNpt&h  
public : 2QGMe}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *KK[(o}^J-  
template < typename T2 > / Mo d=/e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W|dpFh`  
} ; MBB5wj  
r219M)D?  
同时,holder的operator=也需要改动: @P:R~m2  
4.|-m.a  
template < typename T > S Pn8\2Cj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =4tO0  
  { c^=R8y-N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~uI**{  
} {'h_'Y`bOQ  
;1W6"3t-Y  
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。 $Z;BQJVH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zF5q=9 4$  
\=!H2M  
return l(rhs) = r; 5`{vE4A]q  
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。 )O3jQ_q=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QjA&IZEC  
-Z%F mv8  
template < typename Tp > u7;`4P:o@  
class constant_t 99e*]')A%  
  { XFW5AP  
  const Tp t; 4'SaEsA~  
public : FY]pv6@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5Yi Z-CQ>  
template < typename T > [pii  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2sKG(^=Z  
  { .^i<xY  
  return t; :l+_ja&o  
} z%V*K  
} ; DVI7]+=nV  
}[ ].\G\G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !?nu?  
下面就可以修改holder的operator=了 g96T*T  
:peqr!I+K  
template < typename T > naz:A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^7uX$  
  { Kax#OYLpg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K@HQrv<  
} \a\= gn   
U98_M)-%&  
同时也要修改assignment的operator() ->\N_|_  
Ap%O~wA'  
template < typename T2 > fk>l{W}e)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Dl%?OG<  
现在代码看起来就很一致了。 9x=3W?K:,  
S'o ]=&  
六. 问题2:链式操作 .Y1bY: =  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2FGx _ Y  
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。 $uCiXDKCq  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 XaW4C-D&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bGN 54{f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OX+hZ<y  
6lsL^]7  
template < typename T > *>k!hq;j  
struct result_1 #vQ?  
  { iJ)0Y~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &<Mt=(qY1  
} ; '[nmFCG%m*  
wcZbmJ:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: H"+wsM^@  
exQ#<x*  
template < typename T > &]< 3 ~6n  
struct   ref O)uOUB  
  { EJLQ&oH[  
typedef T & reference; vU!8`x)  
} ; Cxm6TO`-;  
template < typename T > WL l_'2h  
struct   ref < T &> ^ av6HFQ  
  { Vclr2]eV4O  
typedef T & reference; 0z`/Hn  
} ; HzvlF0f  
mV?&%>*(f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5Z{_m;I.   
\jyjQ,v)  
template < typename T > +8AvTSgX%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b`CWp;6Y  
  { FLZSK:3B]  
  return l(t) = r(t); oG_C?(7>  
} t`5j4bdG  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 @2 =z}S3O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CISO<z0  
s+,&|;Q  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 #cU^U#;=r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #?Mj$ZB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VFj(M j`}G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k_aW  
最后的布局是: PKf:O  
                Add ?n]FNjd  
              /   \ 5HKW"=5Cf  
            Divide   5 rk|@B{CA;  
            /   \ xWE8W m  
          _1     3 dMvp&M\\'  
似乎一切都解决了?不。 U O<:.6"  
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。 %=Tr^{ i  
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。 zO~9zlik  
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: #NNewzC<*  
Qi9-z'  
template < typename Right > U)D[]BVg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const /ty?<24ko  
Right & rt) const p&N#_dmlH  
  { vl:J40Kfn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); A\QJLWBv^$  
} GABQUmtH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 PaO- J&<  
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。 qlsQ|/'D  
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。 O1P=#l iYX  
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。 qOy=O [+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。  L}%dCe  
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? s B 20/F  
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: edvFQ#,d  
7J*N_8?2  
template < class Action > ?+2b(2&MXE  
class picker : public Action PmX2[7  
  { sL^yB  
public : < <Y}~N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +K~NV?c  
  // all the operator overloaded ^,8R,S\} $  
} ; Bh]!WMAw.  
'Ot,H_pE  
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。 a|_p,_  
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: /)>S<X  
V[; M&=,"  
template < typename Right > y\c"b-lQX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,Zf 9RM  
  { o[\HOe~;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p9qKLJ*.C  
} 1(#;&:$`i  
v;EQ, NL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9X}I>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 G"dS+,Q  
J CGC  
template < typename T >   struct picker_maker Y&.UIosWb  
  { {b)~V3rsY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; )2e#HBnH  
} ; qu|i;WZE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,h]o>  
  { 'UU\4M  
typedef picker < T > result; e}yX_Z'P<  
} ; Vw{*P2v)  
g);^NAA  
下面总的结构就有了: hJ;$A*Y  
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。 B 0ee?VC  
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。 Wp0 Dq(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }8K4-[\  
至此链式操作完美实现。 YT#3n  
]lOh&Cz[  
/+]s.V.  
七. 问题3 s +s" MI  
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。 C.Uju`3  
pB:$lS  
template < typename T1, typename T2 > b~m2tC=AW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )c2_b  
  { UUe#{6Jx_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); eU@Cr7@,|  
} S>Yj@L  
IM@tN L  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: H}}$V7]^),  
!YL. .fb  
template < typename T1, typename T2 > XOP"Px@  
struct result_2 / ~ %KVe  
  { `>C<}xO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2x]>l? 5b  
} ; `fNpY#QsN  
xw5d|20b  
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? A7_4 .VH  
这个差事就留给了holder自己。 9A'Y4Kg<C  
    ?%tMohL  
C4$:mJ>y  
template < int Order > Sl2iz?   
class holder; 1T&Rc4$Sn7  
template <> jKIxdY:U  
class holder < 1 > b}^S.;vNj  
  { LpbsYl  
public : y&~w2{a  
template < typename T > Vv.r8IGYm  
  struct result_1 *|.0Myjo  
  { gmKGy@]  
  typedef T & result; =W bOwI)u  
} ; nQX+pkJ  
template < typename T1, typename T2 > (IqZ@->nw  
  struct result_2 (& "su3z  
  { hXIro  
  typedef T1 & result; H9XvO  
} ; |077Sf|  
template < typename T > 3rW|kkn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6 gL=u-2  
  { Rk<@?(l!6x  
  return (T & )r; E51dV:l  
} +d}E&=p_  
template < typename T1, typename T2 > kl!wVLE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O|IG_RL]  
  { BF*kb2"GZ6  
  return (T1 & )r1; $ i)bq6  
} ^ 2GHe<Y  
} ; 2,2Z`X  
t.8 GT&p  
template <> 2"P 99$"  
class holder < 2 > 6k{2 +P  
  { ,_aM`%q?Fj  
public : <P[T!gST  
template < typename T > bK"SKV  
  struct result_1 i$G;f^Z!Y  
  { ( 9!k#  
  typedef T & result; H`bSYjgM!  
} ; u@'0Vk0zGH  
template < typename T1, typename T2 > :NHH Dl  
  struct result_2 l:0s2  
  { [v7^i_d  
  typedef T2 & result; $E<Esf$  
} ; ,[S+T.Cu  
template < typename T > ~LJY6A@y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :P,sxDlG)  
  { s4Sd>D 7  
  return (T & )r; KH)D 08  
} oVA?J%EK  
template < typename T1, typename T2 > N7'OPTKt&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ds #/  
  { FMNm,O]  
  return (T2 & )r2; [${ QzO  
} MObt,[^W  
} ; Nk=JBIsKv  
]V %.I_  
D0k 8^  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 e0@ 6Pd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n55Pv3}C  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v(*C%.M)  
9CA^B2u  
return l(i, j) = r(i, j); f.aSKQD  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q{s(.Uq$&  
I}e 3zf>  
  return ( int & )i; i|w8.}0  
  return ( int & )j; Wcb7 ;~K  
最后执行i = j; yKYUsp  
可见,参数被正确的选择了。 Qy<[7  
gmIqT f  
/27JevE  
{Q+gZcu  
Hsih[f  
八. 中期总结 ZX ?yL>4  
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: }kw/W#)J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4h5g'!9-g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b'VV'+|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7g R@$(1Z  
4&8Gr0C  
P\8@g U!uk  
FX9F"42@  
^~{$wVGa  
+!QJTn"3  
九. 简化 NCxqh<  
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。 T\Uek-(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 )jq?lw'&  
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: 0ye!R   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KD/V aN  
  +-*/&|^等 pF ^#}L  
2. 返回引用。 #cj6{%c 4  
  =,各种复合赋值等 fc/ &X  
3. 返回固定类型。 $P1O>x>LIL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N`)$[&NG]  
4. 原样返回。 b-3*Nl_%  
  operator, TKk-;Y=N  
5. 返回解引用的类型。 qwIa?!8 o  
  operator*(单目) 4iW'kuK  
6. 返回地址。 D:Q 21Ch  
  operator&(单目) IbcZ@'RSw  
7. 下表访问返回类型。 >^Se'SE]  
  operator[] f;}EhG'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `ptj?6N-  
  operator<<和operator>> n@ w^ V   
sA gKg=)  
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。 PrudhUI^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kId n6 Wx,  
A AHt218  
template < typename Left > piU /&  
struct value_return c/_ +o;Bc  
  { M$0u1~K  
template < typename T > -s6![eV  
  struct result_1 aR\\<due  
  { %0? M?Jf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e</$ s  
} ; ,gL9?Wz  
1? FrJ6 V  
template < typename T1, typename T2 > s7oT G!  
  struct result_2 +7t6k7]c  
  { "5eNLqt^q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q}S_%I}u:  
} ; qF 9NQ;  
} ; k</%YKk  
s?ko?qN(  
$T :un.TM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g;ZxvR)ZJk  
|+`c3*PV  
下面我们来剥离functor中的operator() ID.n1i3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .S(,o.  
~+Z{Q25R  
return l(t) op r(t) 1heS*Fwn'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) lg047K   
return op l(t) lV.F,3  
return op l(t1, t2) ho>k$s?  
return l(t) op QdLYCR4f  
return l(t1, t2) op VXR]"W=  
return l(t)[r(t)] *xp\4;B  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }E`dZW*!!  
G;f/Tch  
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: ' oF xR003  
单目: return f(l(t), r(t)); 8ssJ<LP  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c\% r38  
双目: return f(l(t)); "zIFxDR#  
return f(l(t1, t2)); ?BhMjsy.  
下面就是f的实现,以operator/为例 P>9aI/d9  
h^j?01*Et  
struct meta_divide 1^i Pji/  
  { `# sTmC)  
template < typename T1, typename T2 > F4Y @ B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %T7nO%p  
  { 5s{ABJ\@V  
  return t1 / t2; 0euuT@_$  
} 5MzFUv0)  
} ; 6%Be36<  
V 21njRS  
这个工作可以让宏来做: YDGS}~m~Q  
={hX}"*D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t<n"-Tqu  
template < typename T1, typename T2 > \ %r4 q8-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $ "Bh]-  
以后可以直接用 pHoEa7:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4nAa`(62  
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 7}jWBK  
(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。。。) ! ZU2{  
c$wsH25KH8  
~^+0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 W d0NT@  
\P1=5rP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WoxwEi1~0  
class unary_op : public Rettype 0j C3fT!n  
  { M`6y@<  
    Left l; h5yzwj:C?  
public : :UJa&$)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wCk~CkC?  
P]z[v)}  
template < typename T > f@co<iA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %p X6QRt?  
      { gNGr!3*)w  
      return FuncType::execute(l(t)); g R nOd  
    } t#!yrQ..'G  
sZ?mP;Q  
    template < typename T1, typename T2 > @,XSs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2 1PFR:lP7  
      { ![f ![l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /t-fjB{=G  
    } +{]xtQB=,{  
} ; H~ u[3LQz  
6=N`wi  
:rP#I#,7w  
同样还可以申明一个binary_op .CSS}4  
?bw4~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K R"M/#  
class binary_op : public Rettype ~H6r.:]  
  { _4cvX  
    Left l; <_(/X,kBK  
Right r; c)0amM  
public : $wYFEz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4`Ic&c/  
sKyPosnP  
template < typename T > 2Hum!p:1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^}f -!nf[  
      { B^%1Rpcn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -+t]15  
    } *%vwM7  
`>o?CIdp  
    template < typename T1, typename T2 > Dz./w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^uJU}v:  
      { lg pW@g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _bD/D!|  
    } ~afg)[(  
} ; q$G,KRy/  
jgS%1/&  
M,}|tsL  
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 .@Ut?G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pWu LfX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 34!dYr%  
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。 w-@6|o,S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! sE{pzPq!  
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。。。 kM`l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z/rTVAs@r  
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) #yI.nzA*  
下面是修改过的unary_op s_.]4bl.8  
a?YCn!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V<HU6w  
class unary_op 5PcJZi^.l  
  { , *qCf@$I  
Left l; +\Q?w?DE|  
  m*X[ Jtr  
public : 'B0{U4?   
|w}xl'>q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _tr<}PnZ  
U}SXJH&&E  
template < typename T > a(]`F(L  
  struct result_1 - y9>;6  
  { n}xhW'3hU=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?OdJqw0,G  
} ; >u%]6_[  
PCnQ_A-Q  
template < typename T1, typename T2 > PM":Vd/  
  struct result_2 )6~1 ^tD  
  { d3^OEwe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rw)kAe31  
} ; ~el3I=KC}  
P'MY[&|mM'  
template < typename T1, typename T2 > ``ekR6[8c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VDB;%U*D  
  { oPc\<$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4(l?uU$  
}  htY=w}>  
C6_@\&OA  
template < typename T > S]sk7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %7`f{|.  
  { !QmzrX}h  
  return OpClass::execute(lt(t)); qW 1V85FG  
} G,=yc@uq  
:ug4g6;#H0  
} ; fx8EB8A7K7  
QCPID:  
>s3gqSDR  
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 fQ+VT|jzx  
好啦,现在才真正完美了。 G1 o70  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^7]"kg DA  
fQ>4MKLw=d  
template < typename Right > ]aCk_*U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const l!E7A Kk8  
  { +MK6zf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c^8o~K>w84  
} +*oS((0s  
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。 1p`+  
SvvUkQ#1w  
TgU**JN)  
6B$q,"%S@  
JFL>nH0mk.  
十. bind Wl^R8w#Z$  
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。 m"c :"I6  
先来分析一下一段例子 ~{>?*Gd&T  
t"j|nz{m  
B@Nt`ky0*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h?\2 _s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &p<(_|Af  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BcA31%  
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。 +5v}q.:+  
我们来写个简单的。 #$vRJ#S}U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &@"]+33  
对于函数对象类的版本: 6)\dBOz  
m xw dugr`  
template < typename Func > "HM{b?N  
struct functor_trait OEr:xK2T  
  { Q4s&E\}  
typedef typename Func::result_type result_type; O gmO&cE  
} ; 8|twV35  
对于无参数函数的版本: NkxCs  
tNs~M4TVVH  
template < typename Ret > PU9`<3z5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <I;*[;AK  
  { U3vEdw<lV  
typedef Ret result_type; YEjY8]t  
} ; 5=?i;P  
对于单参数函数的版本: AV&yoag1  
jn9 ShF  
template < typename Ret, typename V1 > ~c{:DM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u}9fj  
  { SN+ S6  
typedef Ret result_type; Jeqxspn T  
} ; %>Xr5<$:&  
对于双参数函数的版本: -U2mfW  
sPNfbCOz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ( g :p5Rl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M/V(5IoP (  
  { e1 *__'  
typedef Ret result_type; ,$r2gr!_G  
} ; X_; *`,<T  
等等。。。 B'>*[!A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bm&87  
A,~Hlw  
template < typename Func > c)C5KaiPG  
struct func_return IN^9uL]B  
  { 4lc)&  
template < typename T > KGZ?b2N?Va  
  struct result_1 _J?SIm  
  { zW{ 6Eg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;'RFo?u K  
} ; }wt%1v-10U  
aj|5 #  
template < typename T1, typename T2 > o}8{Bh^  
  struct result_2 t\j!K2  
  { d+z[\i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; urY`^lX~  
} ; o%(bQV-T  
} ; &yH#s 8^8  
nR5bs;gk"  
]>:^d%n,}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;np_%?is  
]S8LY.Az5  
template < typename Func, typename aPicker > ||TtNH  
class binder_1 4 9w=kzo  
  { YaFcz$GE_  
Func fn; -oBI+v&  
aPicker pk; AfWl6a?T8:  
public : rFag@Z"["  
#!!AbuhzK{  
template < typename T > K, (65>86;  
  struct result_1 4E"d/  
  { ='/Z;3jt]x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3\!F\tqD \  
} ; oo'w-\2]p  
#-x@"+z  
template < typename T1, typename T2 > KvFR8s  
  struct result_2 V> a*3D  
  { 5]"BRn1*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XK3]AYH  
} ; <A~GW 'HB  
ZL91m`r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,zgNE*{Y"4  
uIP iM8(  
template < typename T > :zL393(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hjY0w  
  { x72G^`Wv  
  return fn(pk(t)); ?M&4pO&Y  
} nlfPg-78B+  
template < typename T1, typename T2 > ~"mj;5Id  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NM L|"R;  
  { DA <ynBQ  
  return fn(pk(t1, t2)); n85r^W  
} RebTg1vGu  
} ; Z*bC#s?  
me./o(!?  
2,AaP*,  
一目了然不是么? D3?N<9g  
最后实现bind vj3isI4lU  
*C_[jk@6  
?:}Pa<D&K  
template < typename Func, typename aPicker > SMq9j,k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qc0 B<,x7  
  { atnQC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ('WY5Yps  
} ,+-?Zv 2  
oeN zHp_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #\b ;2>  
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。 agY5Dg7  
[-VGArD[k,  
十一. phoenix "|4jP za  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gB+ G'I  
UvD-C?u'  
for_each(v.begin(), v.end(), lwsbm D  
( aYj%w  
do_ XM!M%.0WS  
[ =h\E<dw  
  cout << _1 <<   " , " "]<}Hy  
] ]31$KBC  
.while_( -- _1), F50 JJZ  
cout << var( " \n " ) eUs-5 L  
) )VY10 R)$  
); 5+y`P$K@  
"A7<XN<  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 0ny{)Sd6um  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor VCf|`V~G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0#`)Prop6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YKq0f=Ij  
FQ##397  
7:kCb[ji"  
template < typename Cond, typename Actor > ;Vo mFp L  
class do_while =, TSMV  
  { `e*61k5  
Cond cd; bFn(w:1Q  
Actor act; PSEWL6=]N  
public : ?360SQ<  
template < typename T > w -dI<s  
  struct result_1 sS'{QIRC'  
  { ++k J\N{  
  typedef int result_type; ]-EN/V  
} ; _Y7:!-n}   
x:C@)CAr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 82 .HH5Z{  
gUb "3g0  
template < typename T > C M^r|4 K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Qk97we'9  
  { ER2V*,n@  
  do 7V/Zr  
    { I}ndRDz[  
  act(t); .pKN4  
  } AgCs;k&IG  
  while (cd(t)); }JGq1  
  return   0 ; %Y 2G  
}  0/*X=5  
} ; q06@SD$   
4%>+Wh[  
43F^J%G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :P"9;$FY  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :1NYpsd.i  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ;3 dM@>5[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ?M]u$Te/.  
下面就是产生这个functor的类: X$PS(_M  
;Lqm#]C  
_]_LF[  
template < typename Actor > 'Dq"e$JM<  
class do_while_actor O E]~@eU  
  { CL )%p"[x  
Actor act; _Ua PwJ  
public : r.Lx%LZ\^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sHF%=Vu  
'1lx{U zD  
template < typename Cond > ) _ #T c  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |/t K-c6J  
} ; JQr36U  
]ci RiMkT(  
Qv74?B@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 | 4%v"U  
最后,是那个do_ z(r" JNO@  
]svw CPu C  
zM)M_L  
class do_while_invoker I>!|3ElT  
  { vo.EM1x  
public : hOV_Oqe4?  
template < typename Actor > 1k`|[l^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  rA2qV  
  { 7%X+O8  
  return do_while_actor < Actor > (act); fA;x{0CAMX  
} m9uUDq#GJ  
} do_; tPA"lBS !  
HN^w'I'bp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $*wu~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 FmR\`yY_,  
最后来说说怎么处理break和continue lej^gxj/2  
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。 Wl?<c uw00  
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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