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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {u0sbb(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5!wjYQt3  
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, :^qUr`)  
VD $PoP  
 %{UW!/  
zo8&(XS  
  class filler oLtzPC  
  { [S-#}C?~  
public : /XA*:8~!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9xK#( M  
} ; 4#t=%}  
AFeFH.G6Jr  
I~E&::,  
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: |Om9(xT  
z_#HJ}R=  
X{[$4\di{  
ug'^$geM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E(z|LS*3  
k py)kS  
|Bv,*7i&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 EP90E^v^  
$VP\Ac,!  
/Z~$`!J  
VV#'d  
二. 战前分析 #)i+'L8  
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。 6OJhF7\0&  
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 XWX]/j2jA  
YG5mzP<T  
{$ pi};  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4H@7t,>  
  /* --------------------------------------------- */ w_;$ahsu~  
vector < int *> vp( 10 ); &os:h] C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5|`./+Ghk  
/* --------------------------------------------- */ mVN\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (dy:d^  
/* --------------------------------------------- */ _PQk<QZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <]_[o:nOP  
  /* --------------------------------------------- */ ^rO!-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h Z/p'  
/* --------------------------------------------- */ 7AqbfLO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); '|*e4n  
meXwmO  
kY9$ M8b  
Q~n%c7  
看了之后,我们可以思考一些问题: 91nB?8ZE6,  
1._1, _2是什么? %h;1}SFl0  
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。 kw7E<aF!  
2._1 = 1是在做什么? U'~]^F%eyu  
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。 m( %PZ*s  
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。 q0['!G%["  
PsS.lhj0"  
-a"b:Q  
三. 动工 (^_I Ny*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2T@?&N^OD  
: w>R|]  
R((KAl]dL  
i=hA. y`  
template < typename T > -6X+:r`>u  
class assignment zz<o4b R  
  { et(AO)uv6  
T value; "ub0}p4V  
public : r^ '  
assignment( const T & v) : value(v) {} (\wV)c9  
template < typename T2 > [M:<!QXw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ytV[x  
} ; 1zCgPiAem  
CHjm7  
~zvZK]JoX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YUyYVi7clq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vIZFI  
lS!O(NzqE'  
2^Z"4t4  
 `=B v+  
  class holder u@`y/,PX  
  { IJ:JH=8  
public : V@EyU/VJ  
template < typename T > -zzT:C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2E!Q5 l!j  
  { nQg_1+  
  return assignment < T > (t); LY#V)f  
} Q )8I(*  
} ; H:WuMwD4  
RXu` DWN  
9C!b f \  
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: ?+%bEZ`  
N| P?!G-=  
  static holder _1; FF|M7/[~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MOi1+`kwh  
:2XX~|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sv#b5,>9  
而不用手动写一个函数对象。 WD*z..`  
WY5HmNX3E  
6uk}4bdvq  
TQ%F\@"  
四. 问题分析 %ZDO0P !/  
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。 ^V]IPGV  
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。 A^zd:h-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M=4b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TZ}y%iU:mB  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,,Ivey!kL  
YOA)paq+  
五. 问题1:一致性 Ka%#RNW  
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?| <7gv<N6BQf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _kBx2>qQ  
ov >5+"q)  
struct holder K*p3#iB  
  { w02C1oGfx  
  // ^oClf(  
  template < typename T > @Q&k6.{4Z  
T &   operator ()( const T & r) const H7meI9L  
  { g+(Y)9h&  
  return (T & )r; &^Gp  
} F%O+w;J4  
} ; <,U$Y>  
FMWM:  
这样的话assignment也必须相应改动: Fr(;C>  
Blj<|\ igc  
template < typename Left, typename Right > 1xO-tIp/  
class assignment YlR9 1L X  
  { : JSuC  
Left l; kE[R9RS!  
Right r; WYkh'sv >  
public : $H&:R&Us  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A!}Ps"Z  
template < typename T2 > ::-*~CH)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fP$rOJ)P  
} ; ;Sp/N4+  
M 5`hMfg  
同时,holder的operator=也需要改动: 2R;#XmKS  
x,fL656t  
template < typename T > F6>oGmLy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0Fsa&<{6?  
  { .S4%Q9l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); k-)Ls~#+  
} 2h)Qz+|7  
8PWEQ<ev7>  
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。 g0-rQA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _N0N #L4M  
/a6i`  
return l(rhs) = r; 2@I0p\a  
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。 #u +~ ^M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HuQdQ*Q  
?0qP6'nWx  
template < typename Tp > \m:('^\6o  
class constant_t . lNf.x#u  
  { cIP%t pTW.  
  const Tp t; Ynp#3 r  
public : _1~pG)y$U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o%0To{MAF-  
template < typename T > iO2jT+i  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~@T`0W-Py  
  { `}rk1rl6  
  return t; K6|R ;r5e{  
} %joU}G;"  
} ; JU)k+:\a  
z*9 ke  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rd)W+W9  
下面就可以修改holder的operator=了 u1\r:q  
H5o=nWQ6e  
template < typename T > ;kT~&.,y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8Dn~U :F/?  
  { wzBw5n f\  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Yb1Q6[!  
} a>Zp?*9  
'rA(+-.M;  
同时也要修改assignment的operator() 62K#rR S  
tJ&tNSjTi  
template < typename T2 > qVjMflVoay  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Jb-.x_Bf  
现在代码看起来就很一致了。 >2X-98,  
^`Hb7A(  
六. 问题2:链式操作 kv;P2:"|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 77ztDQDtM  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Ds#BfP7a  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 |IS$Om  
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。 F07X9s44E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IFhS(3 YK[  
c@J@*.q]   
template < typename T > )ybF@emc  
struct result_1 ~R50-O  
  { {<?8Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8pZOgh  
} ; v *`M3jb  
2waPNb|  
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: dcyHp>\)|  
0sTR`Xk  
template < typename T > E]=>@EX  
struct   ref 8(L6I%k*  
  { +(^H L3  
typedef T & reference; 8IE^u<H(:  
} ; %Y>E  
template < typename T > -Zp BYX5e_  
struct   ref < T &> !SIk9~rJ  
  { |.L_c"Bc  
typedef T & reference; 5G$5d:[(  
} ; !e*T. 1Kz  
n|KYcU#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4S[UJ%  
d`~~Ww1  
template < typename T > -:OJX#j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FZLx.3k4  
  { Yy6$q\@rV  
  return l(t) = r(t); HxcL3Bh$~}  
} M>}_2G]#F  
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。 m;t&P58f  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K9y~ e  
oYt 34@{?  
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 mrr~#Bb>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1vtC4`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %%zlqd"0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e[0"x. gu  
最后的布局是: n9n)eI)R  
                Add p@[ fZj  
              /   \ < fV][W  
            Divide   5 P(/eVD#v  
            /   \ J0oeCb  
          _1     3 +-,iC6kK  
似乎一切都解决了?不。 `uH7~ r^  
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。 euVj,m  
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。 -3guuT3x\  
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: mCG&=Fx  
xc\zRsY`  
template < typename Right > P,9Pn)M|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _l"nwEs  
Right & rt) const SD<a#S\o  
  { -'SA &[7dP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F=e-jKogK  
} " 0m4&K(3,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~E!kx  
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。 | L1+7  
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。 5t"FNL <(M  
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。 DfP-(Lm)  
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。 Iy&,1CI"]  
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? !a-B=pn!]  
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: 0!7p5  
aT(_c/t.  
template < class Action > R n]xxa'  
class picker : public Action +jyGRSo  
  { y@<2`h  
public : VpSpj/\m)'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} w( _42)v]g  
  // all the operator overloaded ZfK[o{9>  
} ; 9 <{C9  
=:]v~Ehq  
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。 k ~ByICE  
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: N5h9){Mx  
z|X6\8f  
template < typename Right > X 8R`C0   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3?@6QcHl{  
  { [uLs M<C  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4+s6cQ]S`  
} !8| }-eFY  
CxZh^V8LP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l`i97P?/W  
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\TO ]c  
%^vT7c>  
template < typename T >   struct picker_maker 6a9$VGInU  
  { v8j3 K   
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]bY]YNt{7]  
} ; (QJe-)0_y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ovBmo2W/  
  { xLDD;Qm,  
typedef picker < T > result; -Ou.C7ol  
} ; r$}C<a[U  
8W?dWj  
下面总的结构就有了: ]z/R?SM  
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。 "\KBF  
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。 IA({RE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _]pu"hZz4  
至此链式操作完美实现。 P(TBFu  
+a 1iZ bh  
8.Y|I5l7G  
七. 问题3 y!.jpF'uI  
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。 RZ xwr  
F_jHi0A  
template < typename T1, typename T2 > %0N HU`j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $2L6:&.P,  
  { 6CIzT.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); });Rjg  
}  7-!n-  
Np/\ }J&IF  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Zo yO[#  
V L$ T  
template < typename T1, typename T2 > NX.xE W@  
struct result_2 OmO#} k<  
  { R]iV;j|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Wi'}d6c  
} ; HOF$(86zqA  
C?T\5}h  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? G+t:]\  
这个差事就留给了holder自己。 eY5mwJ0K  
    Xa?O)Bq.  
Qop,~yK  
template < int Order > rUj\F9*5#  
class holder; ]b!n ;{5  
template <> G~YZ(+V%~  
class holder < 1 > voRry6Q;  
  { >m,hna]RZ  
public : |uqI}6h.  
template < typename T > ,_I rE  
  struct result_1 I /MY4?(T  
  { IrqM_OjC  
  typedef T & result; D5D *$IC  
} ; @we1#Vz.  
template < typename T1, typename T2 > DylO;+  
  struct result_2 C; N6",s!  
  { =abcLrf2G  
  typedef T1 & result; jk03 Hd  
} ; DfD >hf/  
template < typename T > 2!Dz9m3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !S#3mT-  
  { 4JAz{aw'b  
  return (T & )r; .qO4ceW2-~  
} {_-kwg{"(  
template < typename T1, typename T2 > %+N]$Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )Y7H@e\1  
  { t?4H9~iH  
  return (T1 & )r1; A51 a/p#  
} zVq!M-e  
} ; f +{=##'0  
gwRB6m$  
template <> <46&R[17M  
class holder < 2 > FklR!*oL,)  
  { xR/CP.dg  
public : G`Nw]_ Z_  
template < typename T > Z~~6y6p  
  struct result_1 3R+% C*7  
  { b0{i +R  
  typedef T & result;  ?<EzILM  
} ; W2 -%/  
template < typename T1, typename T2 > nn_O"fZi  
  struct result_2 ]?tRO  
  { =9GA LoGL  
  typedef T2 & result; c$Kc,`2m7  
} ; :o>=^N  
template < typename T > E EDFyZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y 3BJ@sqz  
  {  $3^M-w  
  return (T & )r; \yr9j$  
} p%I'd^}.!  
template < typename T1, typename T2 > N}?|ik  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  GfE>?mG  
  { d:(Ex^^  
  return (T2 & )r2; |Ns4^2  
} a)QT#.  
} ; 1;ttwF>G7  
5H0qMt P  
@:C)^f"  
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> >。 :> 0ywg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Lq2Q:w'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e= IdqkJ%  
]F4QZV( M  
return l(i, j) = r(i, j); &<V U}c^!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gwoe1:F:J  
.SD-6GVD  
  return ( int & )i; .\R9tt}  
  return ( int & )j; mWT+15\5r(  
最后执行i = j; o5o myMN  
可见,参数被正确的选择了。 P%aqY~yF3  
i1vz{Tc  
d4S4 e  
V*jl  
)QE6X67i  
八. 中期总结 &B{zS K$N  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Qn*l,Z]US  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -V/y~/]J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _z@/~M(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor NfV|c~?d  
v-}f P  
EN!C5/M{&  
g,Ob/g8uc  
.q9Sg8G  
3Z XAAV  
九. 简化 5whW>T  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 pU7;!u:c4%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lL)f-8DX  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: \sNgs#{7E7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r mX*s} B  
  +-*/&|^等 Hd~g\  
2. 返回引用。 /mkT7,]  
  =,各种复合赋值等 a{kJ`fK   
3. 返回固定类型。 )p\`H;7*V4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {A0jkU  
4. 原样返回。 J!uG/ Us  
  operator, "ko*-FrQ  
5. 返回解引用的类型。 QLY;@-jF$  
  operator*(单目) Msqqjhoy  
6. 返回地址。 9\Jc7[b  
  operator&(单目) ]-\68bN  
7. 下表访问返回类型。 {-4+=7Sg1  
  operator[] 9O;Sn+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L7rgkxI7k*  
  operator<<和operator>> ZmsYRk~@-  
& kC  
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。 Fv^zSoi2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #X-C~*|>j  
{=GmXd%D  
template < typename Left > pP| @Z{7d`  
struct value_return <:9 ts@B  
  { pJHdY)Cz  
template < typename T >  S_P&Fv  
  struct result_1 d A)T>  
  { ?X|)0o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *Jsb~wta  
} ; )> ZT{eF  
t\Vng0  
template < typename T1, typename T2 > 0AO^d[v  
  struct result_2 Qt.*Z;Gs  
  { ^#R`Uptib  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @[r[l#4yUi  
} ; mjD^iu8?  
} ; ~0PzRS^o  
4/(#masIL  
ZXnacc~s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B?j t?  
/b,>fK^  
下面我们来剥离functor中的operator() IW\^-LI.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]+I9{%zB%8  
1V2]@VQF  
return l(t) op r(t) Ze0qRLuH!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) );!ND %  
return op l(t) !<];N0nt#  
return op l(t1, t2) (_pw\zk>  
return l(t) op T_*inPf  
return l(t1, t2) op p-s\D_  
return l(t)[r(t)] sa.H,<;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ](JrEg$K  
)BJkHED{  
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: #zsaQg, B  
单目: return f(l(t), r(t)); &{j!!LL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?M:>2wl  
双目: return f(l(t)); eA& #33  
return f(l(t1, t2)); F(VVb(\jd  
下面就是f的实现,以operator/为例 `KZV@t  
N:lE{IvRJ  
struct meta_divide ,V1"Typ#<  
  { _<Ak M"  
template < typename T1, typename T2 > b+~_/;Y9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z^'~iU-?  
  { T";evM66  
  return t1 / t2; sK#) k\w>  
} yEWm.;&3=  
} ; utmJ>GWSI  
]Za[]E8MD  
这个工作可以让宏来做: 3jZGO9ttnS  
{~9zuNi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $NR[U+  
template < typename T1, typename T2 > \ :)lS9<Y}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3wfcGQn|sD  
以后可以直接用 HO<|EH~lu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) icb)JZ1K  
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 >az~0PeEL  
(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。。。) =][ )|n  
$ W7}Igx#  
j sPavY  
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 i8?oe%9l  
[!)HWgx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ChK-L6  
class unary_op : public Rettype (xo`*Q,+  
  { LAC&W;pJ"  
    Left l; !yv>e7g^  
public : cAN!5?D\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} v*V( hMy  
xn`)I>v  
template < typename T > d92Z;FWb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *6yY>LW  
      { [)V~U?  
      return FuncType::execute(l(t)); 3t<a3"{9  
    } /xUF@%rT  
S TWH2_`  
    template < typename T1, typename T2 > kl]V_ 7[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,ciX *F"  
      { 93*d:W8Vr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G_1r&[N3  
    } {^1O  
} ; {m*lt3$k  
bD{tsxm[9  
q0 }u%Yz  
同样还可以申明一个binary_op l,J>[Q`<  
s?HK2b^;D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =0?5hxMd  
class binary_op : public Rettype lo!pslqsn  
  { [yMSCCswW  
    Left l; KKsVZ~<6u  
Right r; AO8 #l YP?  
public : +.~K=.O)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?1L<VL=b  
_GkLspSaU  
template < typename T > f+9eB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;t*SG*Vi  
      { Gy \ ]j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \0 ~?i6o  
    } n{N0S^h  
[y8(v ~H  
    template < typename T1, typename T2 > XMS:F]HN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jOT/|k  
      { bit|L7*14  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /Pe xtj<  
    } E0I/]0  
} ; Ug+ K:YUq  
cD]H~D}M  
DY#195H  
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 w4P;Z-Cd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I8! .n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /)kJ iV  
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。 ?lkB{-%rQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @2T8H  
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。。。 }vh <x6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `V9bd}M%~;  
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) H<|}p Z  
下面是修改过的unary_op (-$5YKm  
bVz<8b6h'-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +c/!R|h=S  
class unary_op 693"Pg8b  
  { G2N0'R "  
Left l; 8 SU0q9X.  
  0uD3a-J  
public : 'Y @yW3K  
;.AMP$o`(Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m!KEK\5M?  
NxF:s,a6  
template < typename T > g$NUu  
  struct result_1 x:0swZ5Z  
  { AM=> P 7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d;<'28A  
} ; F5X9)9S  
&OJ?Za@p@)  
template < typename T1, typename T2 > gHc1_G]  
  struct result_2 ;:Z5Ft m  
  { iT:i '\~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]2l}[ w71|  
} ; "8%$,rG1&  
6am6'_{  
template < typename T1, typename T2 > wlP3 XF?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o@N[O^Q V  
  { OK v2..8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J-/w{T8:  
} 9{4oz<U  
8x- 19#  
template < typename T > /fUdb=!Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cWo>DuW&  
  { Rd HCbk  
  return OpClass::execute(lt(t)); Iu P~Vt{m  
} ?{aC-3VAT  
z2{y<a9;?  
} ; mKu,7nMvF  
-BP10-V  
Ms+ekY)  
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 $1B?@~&  
好啦,现在才真正完美了。 0R? @JC  
现在在picker里面就可以这么添加了: h!uyTgq  
eH7x>[lH.  
template < typename Right > KDb j C'3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qCI7)L`  
  { eCR^$z=c  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r+m.! +  
} {St-  
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。 YvN]7tcb  
'k]~Q{K$  
[K,P)V>K  
}F0<8L6%  
=r/8~~=  
十. bind ,,G"EF0A  
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。 ML'y`S  
先来分析一下一段例子 =PY{Elf  
d:|x e:  
C{$iuus0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p?#T^{Quz~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *Sdx:G~gp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cH*")oD  
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。 }wRm ~  
我们来写个简单的。 _BA; H+M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LI@BB:)[  
对于函数对象类的版本: #8M?y*<I  
 :QP1!  
template < typename Func > yYGs] +  
struct functor_trait $ c-O+~  
  { z/"*-+j  
typedef typename Func::result_type result_type; WPsfl8@D  
} ; qJT/4 8lf_  
对于无参数函数的版本: fQC{Lc S  
awo'#Y2>  
template < typename Ret > *<S>PbqLw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > , @UOj=  
  { nK03xYA  
typedef Ret result_type; smfI+Z S"  
} ; %w[Z/  
对于单参数函数的版本: q=->) &D%  
TW>GYGz  
template < typename Ret, typename V1 > w!H(zjv&(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >i*,6Psl[Z  
  { @Q,Q"c2  
typedef Ret result_type; O!nS3%De  
} ; `XH0S`B  
对于双参数函数的版本: s !?uLSEdb  
L(C`<iE&3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;AJQ2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8Yk*$RR9  
  { 7^#f)Vp  
typedef Ret result_type; NjZ~b/  
} ; ,DE>:ARZ  
等等。。。 Jn=;gtD- *  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2<B'PR-??y  
C`t @tgT  
template < typename Func > W9w*=W )Z  
struct func_return @I-gs(  
  { P~{8L.w!>W  
template < typename T > sw}O g`U  
  struct result_1 6Ot~Q  
  { {aUTTEu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0D2I)E72o  
} ; Dh8'og)7  
siI%6Gn;  
template < typename T1, typename T2 > `WXlq#:K  
  struct result_2 h-1?c\Qq:  
  { +Mijio  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ou-UR5  
} ; l90"1I A  
} ; 2rT^OGw6  
wjl)yo$z  
DNq(\@x[!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s*la`(x  
0c`zg7|  
template < typename Func, typename aPicker > y& yf&p  
class binder_1 jG7PT66>;  
  { S j~SG  
Func fn; v5'`iO0o  
aPicker pk; G*+^b'7  
public : mTI`^e  
k2v:F  
template < typename T > 7xeqs q  
  struct result_1 YS^!'IyG/B  
  { O_1[KiZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X8ap   
} ; PhC3F4  
:CE4< {V  
template < typename T1, typename T2 > p}JOiiHa  
  struct result_2 V_gKl;Kfe8  
  { 7C7.}U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; At:8+S<?A  
} ; ?'P}ZC8P  
<r: AJ;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B%;MGb o  
c$V5E t  
template < typename T > +v;z^+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jj[6oNKE1  
  { fYUV[Gm  
  return fn(pk(t)); l{Df{1b.  
} L_!ShE  
template < typename T1, typename T2 > oVy{~D=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FoK2h!_  
  { ;`#R9\C=h  
  return fn(pk(t1, t2)); ;Z{D@g+  
} ElQ?|HsQ6p  
} ; 7v%c.  
P'U2hCif  
@ye!? %  
一目了然不是么? %BGg?&  
最后实现bind D8Fi{?A#FV  
d{4;qM#  
GHGyeqNM  
template < typename Func, typename aPicker > [oTe8^@[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !G;u )7'v  
  { {o24A: M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^-Od*DTL  
} .}!.4J%q2  
+\Vm t[v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RHC ZP  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mF*x&^ie  
w95M B*N  
十一. phoenix uMg\s\Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d5m -f/  
,_3hbT8Q  
for_each(v.begin(), v.end(), tz@MZs09  
( 1.!U{>$  
do_ }9S}?R  
[ 0y9 b0G  
  cout << _1 <<   " , " H\S)a FY[  
] lDYgt UKG  
.while_( -- _1), [7v|bd  
cout << var( " \n " ) 5^Qa8yA>7  
) lv 8EfN  
); _HUbE /  
C[^V\?3ly:  
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: :k/Xt$`  
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 2 kDsIEA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `} PYltW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7s(tAbPdB  
92DM1~ *  
ss)x fG  
template < typename Cond, typename Actor > dDPQDIx  
class do_while _B^zm-}8|B  
  { ~18a&T:  
Cond cd;  `t U  
Actor act; Z4VFfGCTL  
public : \~5|~|9<  
template < typename T > q7X]kr*qx  
  struct result_1 !&VfOx:PN  
  { 8?+|4:#=*J  
  typedef int result_type; .Fn|Okn^gr  
} ; hk~/W}sI  
>aVgI<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]b4IO4T  
$,4h\>1WP  
template < typename T > WkTJ M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fM;,9  
  { Rg?6eN  
  do 7N9NeSH  
    { )dT@0Ys%  
  act(t); !__0Vk[s  
  } [%P#ieD4  
  while (cd(t)); CZ5\Et6r  
  return   0 ; #V!a<w4_  
} KrE 'M  
} ; ntW@Fm:bw>  
9|+6@6VY!  
mOE *[S)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s\ -,RQ1  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 po*G`b;v  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 I^ ?tF'E  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 kU<t~+  
下面就是产生这个functor的类: W:d p(,L  
LIZB!S@V\  
|9I)YD  
template < typename Actor > REUxXaN>Z  
class do_while_actor )% 7P?^>  
  { /'/I^ab  
Actor act; qyH -Z@  
public : h|qJ{tUWc$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "D(Lp*3hj&  
`R[Hxi  
template < typename Cond > }E 'r?N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _Iy\,<  
} ; 8%[pno |0I  
@Wu-&Lb  
_;1{feR_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d?2V2`6  
最后,是那个do_ Y %JQ  
q A)O kR'm  
cr1x CPJj  
class do_while_invoker  ?%,NOX  
  { un{ZysmtB6  
public : m@4Dz|  
template < typename Actor > 6\4-I^=B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \|;\  
  { r\Nfq(w  
  return do_while_actor < Actor > (act); CXlbtpK2k  
} qkb'@f=  
} do_; NX @FUct;  
Z>rY9VvWD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nr!N%Hi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g52a vG  
最后来说说怎么处理break和continue L44m!%q  
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。 I.<c{4K5  
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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