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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda D m9sL!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jiC>d@~y  
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, [-x7_=E#  
k;W XB|k  
`H+ lPM66  
4&iCht =  
  class filler Z30A{6}  
  { "wc<B4"  
public : tl>7^hH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7-A2_!_x{  
} ; E(|>Ddv B&  
8cQ'dL`(  
yh=N@Z*zP  
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: Bbp|!+KP{(  
q cno^8R  
LH6 vLuf  
 =BrRYA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _ x*3PE  
>R=|Wo`Ri  
wKHBAW[i]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fXB0j;A  
Z6m)tZVM  
p b,. r  
:v 4]D4\o  
二. 战前分析 IR bfNq^:  
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。 WF"k[2  
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 #LCb  
LgYq.>Nl9  
[00m/fT6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,+ ~W4<f  
  /* --------------------------------------------- */ I}Q2Vu<  
vector < int *> vp( 10 ); J=yTbSN\v  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3uMy]HUQ  
/* --------------------------------------------- */ Xm&L B X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \`"ht  
/* --------------------------------------------- */ ']oQ]Yx0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w*Ihk)  
  /* --------------------------------------------- */ {>;R?TG]$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L0]_X#s>#  
/* --------------------------------------------- */ eQ}4;^;M-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <-0]i_4sK  
azU"G(6y?+  
Y^]rMK/;  
O H7FkR  
看了之后,我们可以思考一些问题: .p$(ZH =~  
1._1, _2是什么? K+iP 6B  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 E)3NxmM#  
2._1 = 1是在做什么? )}ROLe  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 'f|o{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /7LR;>Bj  
|'2d_vR  
BORA(,  
三. 动工 U ;I9 bK8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Aa]"   
t:c.LFrF  
-.3w^D"l  
@|)Z"m7  
template < typename T > L8n|m!MOD  
class assignment y_9Ds>p!T  
  { 6zn5UW#q  
T value; 5:U so{  
public : Qci]i)s$js  
assignment( const T & v) : value(v) {} jq-_4}w?C  
template < typename T2 > 3mni>*q7d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y3ikWnx  
} ; s(8W_4&'  
Qei" '~1a  
(9h`3#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R GX=)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "*H`HRi4T  
UZ$/Ni  
E!AE4B1bd  
c:g'.'/*  
  class holder Cls%M5MH  
  { 07$o;W@  
public : xwty<?dRW1  
template < typename T > |)G<,FJQE_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %07SFu#  
  { { BHO/q3  
  return assignment < T > (t); G#1GXFDO{  
} Lh<).<S  
} ; 6aV_@no.C  
 yOKI*.}  
abEmRJTmW  
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: -!9G0h&i|  
 Mc}^LDX  
  static holder _1; bJ;'`sw1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =I~mKn  
E.>4C[O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2Hv+W-6v  
而不用手动写一个函数对象。 yiI1x*^  
>"<Wjr8W!$  
!g.?  
qjc4.,/  
四. 问题分析  RX5dO%  
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。 CWS4lx  
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。 b_):MQ1{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4'Zp-k?5`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d`6 ' Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V470C@  
+t;7tQDVB  
五. 问题1:一致性 Xs?o{]Fe  
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?| "wHFN>5B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8e|%M  
E+JqWR5  
struct holder :/Qq@]O>  
  { ?pZOeqqu$  
  // kSh( u  
  template < typename T > z$xo$R(  
T &   operator ()( const T & r) const GM<-&s!Uj  
  { /FJu)H..U  
  return (T & )r; })?GzblI&  
} = 9]~ yt  
} ; B93+BwN>95  
vZoaT|3 G]  
这样的话assignment也必须相应改动: eGHaY4|  
+?!(G}5  
template < typename Left, typename Right > 0K2`-mL  
class assignment L,@lp  
  { xZv#Es%#  
Left l; ?3xzd P  
Right r; jalg5`PU0  
public : @|%2f@h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nj53G67y  
template < typename T2 > Wiu"k%Qsh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U`m54f@U  
} ; }AH] th  
Z)aUt Srf  
同时,holder的operator=也需要改动: _f:W?$\ho  
3Ims6I]  
template < typename T > >oe]$r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J9[r|`gJ(  
  { :[!j?)%>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); abLnI =W`  
} uU25iDn  
I(0~n,=j  
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。 w*JGUk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $ DSZO!pB  
%1$,Vs<RH  
return l(rhs) = r; > "=>3  
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。 HoL Et8Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3kMf!VL  
FG*r'tC~r  
template < typename Tp > ilx)*Y  
class constant_t t1y4 7fX6  
  { )TH@# 1  
  const Tp t; 0=E]cQwh  
public : $H>W|9Kg,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *w&Y$8c(  
template < typename T > <yFu*(Q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X*Prll(  
  {  'CkIz"Wd  
  return t; H}bJ"(9$vC  
} v-_e)m^  
} ; vOpK Np  
)/?$3h;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?m? ::RH  
下面就可以修改holder的operator=了 V% 6I\G2/:  
={wcfhUl+  
template < typename T > 8eHyL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uGEfIy 2  
  { }d}Ke_Q0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ` v@m-j6  
} Ge-vWf-RbB  
? '{SX9  
同时也要修改assignment的operator() @7j AL-  
v<(  
template < typename T2 > "mvt>X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h|{]B,.Lh  
现在代码看起来就很一致了。 DG:Z=LuJr  
[}0haTYc4  
六. 问题2:链式操作 Q|?L*Pq2I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 76h ,]xi  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =mp;.k95  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 zsyIV!(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #Kex vP&*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (\YltC@q%  
6.nCV 0xA  
template < typename T > FSW_<%  
struct result_1 <+vw@M  
  { +Kbjzh3<wG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iVq'r4S  
} ; F%D.zvKN  
XXn67sF/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]a*d#  
0*D$R`$  
template < typename T > %.-4!vj  
struct   ref GM f `A,>  
  { T&u5ki4NE  
typedef T & reference; Doyx[zZ  
} ; qm8B8&-  
template < typename T > Cl8Cg~2  
struct   ref < T &> fN^8{w/O  
  { \B,@`dw  
typedef T & reference; iE^84l68  
} ; G.a bql  
h-<81"}j1  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pm0{R[:T7  
Ata:^qI  
template < typename T > UJ7*j%XQz_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %oa-WmWm  
  { 3>`mI8 $t  
  return l(t) = r(t); }"%?et(  
} E GU 0)<  
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。 SdxDa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hxd`OG<gF  
94.DHZqh  
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 DJ [#5h5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BdblLUGK#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;d"F%M y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y}|X|!0x  
最后的布局是: " h~Z u  
                Add CiLg]va   
              /   \ `1{ZqRFQ  
            Divide   5 F]]]y5t  
            /   \ /,&<6c-Q@W  
          _1     3 =O_4|7Zl  
似乎一切都解决了?不。 `l){!rg8IC  
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。 KD7dye  
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。 ]uJ"?k=  
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: e95Lo+:f  
j<jN05p  
template < typename Right > qqr?!vem6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f:|1_j  
Right & rt) const J1RJ*mo7,  
  { J76kkW`5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); QIvVcfM^  
} {e9@-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JZ*/,|1}EC  
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。 BmMGx8P  
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。 u9GQU  
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。 L<-_1!wh  
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。 FvXZ<(A{  
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? \[_t]'p  
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: a /l)qB#  
0s3%Kqi[  
template < class Action > >#~& -3  
class picker : public Action cr?Q[8%t1  
  { (\hx` Yh=>  
public : 7#ibN!  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ou!2 [oe@M  
  // all the operator overloaded bvr^zH,C  
} ; xH(lm2kvT  
9_rYBX  
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。 NAQAU *yP  
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: #Z`q+@@ ]A  
)Y6 +  
template < typename Right > m=A(NKZ   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Bp`]  
  { A8fOQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $i}y8nlQ  
} w QH<gJE/:  
rc>4vB_ha  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )=Z>#iH1  
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。 ]J}  
3kIN~/<R+7  
template < typename T >   struct picker_maker +N9X/QFKV  
  { ?{|q5n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6?mibvK  
} ; +[AQUc  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > % X+:o]T  
  { THbh%)Zv+  
typedef picker < T > result; !N7s dY  
} ; J^nBdofP  
8# >op6^  
下面总的结构就有了: F2dHH^  
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。 $@Rxrx_@M  
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。 rEnQYz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U;V7 u/{  
至此链式操作完美实现。 lL3kh J:%  
uK#4(eY=W  
gA5/,wDO  
七. 问题3 ] =xE  
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。 7he,?T)vD  
T`.O'!  
template < typename T1, typename T2 > Lh"<XYY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D>@I+4{p  
  { be{H$9'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3n1;G8Nf  
} "XKy#[d2  
1N^[.=  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^ f &XQQY  
ICoHI  
template < typename T1, typename T2 > .hP D$o  
struct result_2 |vwVghC  
  { Zq|I,l0+E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wd^':  
} ; eV"h0_ox  
VT%NO'0  
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? )uIe&B  
这个差事就留给了holder自己。 ?)?Ng}  
    ;| 5F[  
Ar|0b}=)>  
template < int Order > el<s8:lA  
class holder; G<8/F<m/  
template <> gJXq^~-hd  
class holder < 1 > 9ni1f{k  
  {  $s c  
public : dA`IEQJL  
template < typename T > E7 Ul;d  
  struct result_1 3cyHfpx-W  
  { p8H'{f\G  
  typedef T & result; .fFCC`&T  
} ; A*R^n}sh  
template < typename T1, typename T2 > ZW8vza  
  struct result_2 *74MWF@IY  
  { hh)`645=x  
  typedef T1 & result; x{8xW0  
} ; fZzoAzfv2  
template < typename T > |&nS|2.'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qIE9$7*X  
  { V/LLaZ TE  
  return (T & )r; [M}{G5U.  
} '8. r-`l(  
template < typename T1, typename T2 > /?'FE 7Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mj?`j_X  
  { K?Nhi^f"L  
  return (T1 & )r1; :&rt)/I  
} H8zK$!  
} ; \*y-g@-{W$  
m6K}|j  
template <> '$IKtM`L  
class holder < 2 > S_4?K)n #  
  { ,~$p,ALwN7  
public : ~ 'H ]jN  
template < typename T > n;C :0  
  struct result_1 _|\~q[ep  
  { f#"J]p  
  typedef T & result; GL0L!="!  
} ; bMu+TgAT,  
template < typename T1, typename T2 > vHc%z$-d  
  struct result_2 !r8 `Yrn  
  { YQ)kRhFA  
  typedef T2 & result; c(m<h+ 2VL  
} ; e/&{v8Hmb  
template < typename T > ]BZA:dd.G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f=Gg9bnm3  
  { &|ex`nwc0  
  return (T & )r; rgv?gaQ>  
} l -mfFN  
template < typename T1, typename T2 > w"|L:8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !cLo> ,4  
  { 7\[@ m3s  
  return (T2 & )r2; M}-Rzc  
} |?xN\O^#}  
} ; t%FwXaO#  
G]tn i  
SrJGTuXg  
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> >。 -%CP@dAk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tBWrL{xLe  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P[ck84F/  
*?>T,gx}  
return l(i, j) = r(i, j); E\EsWb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) glxsa8  
~2N"#b&J  
  return ( int & )i; J#(LlCs?@c  
  return ( int & )j; j#x6  
最后执行i = j; RFcv^Xf  
可见,参数被正确的选择了。 )}(^, Fo c  
|O+H[;TB6  
) 7@ `ut  
F4z{LhZ  
\fd v]f  
八. 中期总结 `r':by0M  
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: eA?RK.e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fu ,}1Mq#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qkY:3Ozw  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :#ik. D  
^|>PA:%  
n\D&!y[]F  
P=Jo+4O  
uym*a4J  
"| g>'wM*  
九. 简化 @%uUiP0  
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。 @ioJ] $o7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E_wCN&`[  
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: [ /b2=>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 j0aXyLNX  
  +-*/&|^等 k5e;fA/w  
2. 返回引用。 50wulGJud  
  =,各种复合赋值等 ]7BvvQ  
3. 返回固定类型。 #x60xz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9T9!kb  
4. 原样返回。 _Y4` xv0/  
  operator, }C?'BRX  
5. 返回解引用的类型。 4f@rv^f(X  
  operator*(单目) WDD%Q8ejV&  
6. 返回地址。 itP,\k7>d  
  operator&(单目) =BAr .m+"  
7. 下表访问返回类型。 _8J.fT$${  
  operator[] p38-l'{#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *n ]GsOOn  
  operator<<和operator>> C2I_%nU Z1  
p%Vt#?q  
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。 tw/dD +  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q3N jky1w  
& h)yro  
template < typename Left > SHgN~ Um  
struct value_return 4l'fCZhA}  
  { ZvX*t)VjTz  
template < typename T > *OsQ}onv  
  struct result_1 _6hQ %hv8  
  { G j?t_Zln  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fU}ub2_in  
} ; "+nRGEs6  
cwlRQzQ(  
template < typename T1, typename T2 >  4e7-0}0  
  struct result_2 Iyn(?w  
  { #gN&lY:CFn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k]|~>9eY]  
} ; +@f26O7$*  
} ; |syR6(U}  
.`H5cuF`  
lrE5^;/s1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8/#A!Ww]  
Pmx -8w  
下面我们来剥离functor中的operator() I$G['` XX/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gz9j&W.  
JPHL#sKyz  
return l(t) op r(t) z&\a:fJ&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iWkWR"ys y  
return op l(t) | YWD8 +  
return op l(t1, t2) C.-,^+t;g  
return l(t) op [|$h*YK  
return l(t1, t2) op {S)6;|ua'  
return l(t)[r(t)] O=t_yy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N>`Aw^ _@&  
+Kc  
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: nR~@#P\  
单目: return f(l(t), r(t)); T?0eVvM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BDDlQci38  
双目: return f(l(t)); O0v}43J [  
return f(l(t1, t2)); F/{!tx  
下面就是f的实现,以operator/为例 Sz`,X0a  
t3_O H^  
struct meta_divide 0#hlsfc]\  
  { 1CZgb   
template < typename T1, typename T2 > 6d}lw6L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /{_:{G!Q0  
  { 9TC,!0U{_.  
  return t1 / t2; cuI TY^6  
} h438`  
} ;  mq.`X:e  
C< tl/NC  
这个工作可以让宏来做: bAqA1y3=  
p]TAELy  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2%m BK  
template < typename T1, typename T2 > \ 2/^3WY1U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :5<UkN)R(  
以后可以直接用 =; Ff4aF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N4!O.POP  
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 x 9fip-  
(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。。。)  }my`K  
S,UDezxg  
Wne@<+mX  
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 6i/(5 nQ  
26h21Z16q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xy;;zOh`  
class unary_op : public Rettype R\[e!g*I  
  { I!K6o.|1  
    Left l;  b>ySv  
public : z2GY:<s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =Xr.'(U  
1yhDrpm  
template < typename T > Dlvz )  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s$j,9uRr  
      { |+9&rAg  
      return FuncType::execute(l(t)); dy[X3jQB  
    } d2$IH#~9B  
OneY_<*a<  
    template < typename T1, typename T2 > D0f]$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J|73.&B  
      { `ERz\`d~Y;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M_DwUS 1?  
    } +N U G  
} ; V'gh 6`v  
5{,<j\#L  
9pfIzs su3  
同样还可以申明一个binary_op ECmW`#Otb)  
Z% UP6%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,ig/s2ZG6X  
class binary_op : public Rettype 8}:nGK|kx  
  { h<QY5=S F  
    Left l; V0mn4sfs  
Right r; ]`WJOx4  
public : Mi_$">1-W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )^hbsMhO  
?S=mybp  
template < typename T > (TM,V!G+U~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C0Z=~Q%  
      { _+MJ%'>S  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); GM<9p_ B  
    } _Fg5A7or  
OY({.uVdX  
    template < typename T1, typename T2 > hDGF7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >H ,*H;6  
      { owv[M6lbD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^-'fW7[m  
    } _yR^*}xJb  
} ; &K,i f  
R4d=S4 i  
Tlr v={  
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 uB?ZcF}Tk  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "0TZTa1e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~g t@P  
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。 dj%!I:Q>u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <1!O1ab  
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。。。 Y_P!B^z3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |y!A&d=xYn  
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) V=3b&TkE  
下面是修改过的unary_op Flb&B1  
],].zlN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yB6?`3A:  
class unary_op -UT}/:a  
  { HxI" 8A  
Left l; c:.eGH_f  
  &%Tj/Qx  
public : ,R|BG  
93hxSRw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,2ar7 5Va  
1h5 Akq  
template < typename T > C7AUsYM  
  struct result_1 }(u ol  
  { e96k{C`j0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &cTU sK  
} ; FVBYo%Ap  
}ad|g6i`  
template < typename T1, typename T2 > [Vt\$  
  struct result_2 8dhUBJ0_  
  { =vhm}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <a+Z;>  
} ; QmIBaMI#  
Z?z.?a r  
template < typename T1, typename T2 > ~Cjn7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e>7i_4(C  
  { @lph)A Nk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k VQ\1!  
} Aiea\j Bv  
Wm5 dk9&x  
template < typename T > rVsJ`+L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <54 S  
  { Y6d@h? ht  
  return OpClass::execute(lt(t)); qIqM{#' ^  
} a.6(K  
@=kSo -SX  
} ; /u+e0BHo  
n'w.; q  
ReeH@.74  
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 :\U{_@?`%  
好啦,现在才真正完美了。 g=o4Q< #^y  
现在在picker里面就可以这么添加了: WjqO@]P6  
v*yuE5{  
template < typename Right > |zE'd!7E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const h)nG)|c  
  { " 2Dngw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FxtI"g\0  
} POR\e|hRT]  
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。 L j$;:/G  
\nqS+on]  
G*v,GR  
}o{(S%%  
c[Zje7 @  
十. bind Z EO WO  
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。 ^G-@06/!  
先来分析一下一段例子 dC4'{ n|7  
4xJQ!>6  
>yh2Lri  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &iVs0R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \D&KC,i5f  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /H+a0`/  
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。 7v_8_K  
我们来写个简单的。 M& CqSd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GvlS%  
对于函数对象类的版本: wH6aAV~1  
76` .Y  
template < typename Func > ,,|^%Ct']  
struct functor_trait ei5~&  
  { n?K  
typedef typename Func::result_type result_type; ^/=KK:n~  
} ; k-""_WJ~^  
对于无参数函数的版本: 7j)8Djzp|  
W`*r>`krVJ  
template < typename Ret > /5AJ.r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lB[kbJ  
  { s(roJbJ_;  
typedef Ret result_type; >i-"<&#jG  
} ; dGTsc/$  
对于单参数函数的版本: 5nVt[Puw  
'$QB$2~V  
template < typename Ret, typename V1 > G9@0@2aY8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @AuO`I@p=  
  { ?b5 ^  
typedef Ret result_type; <_KIK  
} ; -n5)w*b,  
对于双参数函数的版本: VOh4#%Vj  
$, fX:x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > EDs\,f}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _t}WsEQ+P  
  { B4 8={  
typedef Ret result_type; ,wdD8ZT'Ip  
} ; hwNf~3eJk  
等等。。。 h3@v+Z<}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t<?,F  
)sQ*Rd@t[8  
template < typename Func > -RK- Fu<e  
struct func_return uhutg,[  
  { m<2M4u   
template < typename T > Pd]|:W< E  
  struct result_1 9]o-O]7/  
  { W'u>#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `x%>8/  
} ; "Os_vlapHo  
ps DetP  
template < typename T1, typename T2 > Xm2z}X(%  
  struct result_2 S?BG_J6A7  
  { 4|#WFLo@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >~+ELVB&  
} ; {P#|zp4C{  
} ; &Z|P2dI  
VTHH&$ZNq  
wJY'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 57'4ljvYi  
2jCfT>`3  
template < typename Func, typename aPicker > 7W.~  
class binder_1 d4z/5Oa  
  { 6Sn.I1Wy  
Func fn; QUQ'3  
aPicker pk; NSA-}2$  
public : Tc3yS(aq  
^\,E&=/}M  
template < typename T > K@w{"7}  
  struct result_1 0NX,QD  
  { b9dLt6d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0%I=d  
} ; @>H75  
,U dVNA  
template < typename T1, typename T2 > 4x[S\,20  
  struct result_2 !brf(-sr)  
  { ZO$%[ftb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jdJ>9O0A,  
} ; R]*K:~DM  
SGlNKA},A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qK&d]6H R  
3>VL}Ui}  
template < typename T > fZA4q0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k~ /Nv=D  
  { ( Px OE  
  return fn(pk(t)); Vj>8a)"B5a  
} sZF6h=67D  
template < typename T1, typename T2 > <0q;NrvUb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Qv/=&_6  
  { *<ewS8f*6  
  return fn(pk(t1, t2)); *$ %a:q1U  
} UByv?KZi  
} ; cDH^\-z  
qPfQy  
h>OfOx/{q9  
一目了然不是么? 85xR2<:  
最后实现bind f^XOUh  
{%6`!WW[  
Ck7uJI<x  
template < typename Func, typename aPicker > pBA7,z"`mP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~Vjl7G\7i  
  { q.`NtsW!\+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &H:(z4/  
} 3n}?bY8@5_  
yd`mG{Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 'u<juFr  
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。 y;@:ulv[  
"o}+Ciul  
十一. phoenix =P #]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Aj+F |l  
1 Nd2{(  
for_each(v.begin(), v.end(), 7g}w+p>  
( gQ1;],_  
do_ t" Z6[XG  
[ :${HQd+  
  cout << _1 <<   " , " zu|\fP  
] 2WxQ(:d=  
.while_( -- _1), X1vd'>  
cout << var( " \n " ) M{hg0/}sUW  
) qR+!l(  
); 54li^   
+pn N!:q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =h73s0 ]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor F;0}x;:>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s>n)B^64W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ng>h"H  
dQR-H7U  
Qhcu>r a  
template < typename Cond, typename Actor > @A ^;jk  
class do_while k-OPU ,  
  { Lrq .Ab#  
Cond cd; m#Z# .j_2  
Actor act; Is?La  
public : 9ahWIO %  
template < typename T > ^V Zk+'4  
  struct result_1 a\ YV3NJ/A  
  { PQ$%H>{  
  typedef int result_type; +-CtjhoS  
} ; 2n"V}p>8i#  
|T)6yDL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +l{=  
t "'7m^j  
template < typename T >  LsS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R2]Z kg  
  { k%QpegN  
  do l u%}h7ng  
    { 9kS^Abtk  
  act(t); &t:Gx<]  
  } FNY8tv*/x  
  while (cd(t)); b9<#K+L-  
  return   0 ; t$#jL5  
} A*P|e-&Q8  
} ; !.(P~j][  
T&o(N3lW  
G.dTvLv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /?F/9hL  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 (tw)nF  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 &/]Fc{]^$f  
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。 :;fHDU|  
下面就是产生这个functor的类: 1rF]yi:X  
!*bMa8]*  
q}#6e]t  
template < typename Actor > "v({ ,  
class do_while_actor ~=RT*>G_  
  { @x'"~"%7b  
Actor act; [o+q>|q  
public : y0.8A-2:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .Cl:eu,]  
!1{e|p 7  
template < typename Cond > q0R -7O(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .-oxb,/  
} ; ?FF4zI~  
kw %};;  
"PTZ%7YH}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .NC:;@y  
最后,是那个do_ x&Kh>PVh\  
p &"`RS #Z  
W~9tKT4  
class do_while_invoker qjdMqoOCjl  
  { v~V!ayn)wQ  
public : [)zP6\I  
template < typename Actor > A5R<p+t6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const usK*s$ns  
  { sAS:-wp  
  return do_while_actor < Actor > (act); z Q`jP$2  
} sjwo/+2  
} do_; 9s$CA4?HP  
[b>Fn%y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >A"v ed8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DiwxXqY  
最后来说说怎么处理break和continue T)TfB(  
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。 8xV9.4S  
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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