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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n"<GJ.{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4z0R\tjT  
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, w1"gl0ga$  
M8",t{7  
8NAWA3^B  
bUAR<R'E  
  class filler |p8"9jN@}c  
  { [`zbf_RyO  
public : rPo\Dz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z*vpQBbu  
} ; l`M5'r]l  
d[>N6?JA/  
+zVcOS*-  
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: 2NA rE@  
:9x084ESR)  
b!^M}s6  
RZ<+AX9R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %+7T9>+  
Vr/` \441  
UP~WP@0F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1hMX(N&|  
.cH{WZ  
2Pem%HE~P  
I", &%0ycm  
二. 战前分析 [ n0##/  
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。 _@BRpLs:4  
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 * Y%<b86U  
6m-:F.k1(  
rt3f7 s*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [yYH>~SuwZ  
  /* --------------------------------------------- */ cz7 CrK~5  
vector < int *> vp( 10 ); _\4`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); D8@n kSP  
/* --------------------------------------------- */ x:A-p..e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~<2 IIR$H  
/* --------------------------------------------- */ 5M<' A=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^8';8+$  
  /* --------------------------------------------- */ nL":0!DTRD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !y qa?\v9  
/* --------------------------------------------- */ R%Ui6dCLo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V>FT~k_"  
d4y9AE@k  
JGk3 b=K  
LL= Z$U $  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?u_gXz;A  
1._1, _2是什么? xb+RRTgj  
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,[v 50&  
2._1 = 1是在做什么? u{OS6Ky  
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。 XSm"I[.g  
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。 wQD0 vsD  
z.2r@Psk  
E[|s>Xv~  
三. 动工 %]a @A8o0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hzT{3YtY2  
nabBU4;h  
99l>CYXd  
v"P&` 1=T  
template < typename T > Pl rkgS0J  
class assignment F`Dg*O  
  { K0EY<Ltq  
T value; ]6$,IKE7  
public : KGV.S  
assignment( const T & v) : value(v) {} 54q4CagFq  
template < typename T2 > H&w:`JYDL3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w(76H^e  
} ; ID67?:%r  
K3vseor  
v2 29H<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y7<zm}=(/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  ]{f^;y8  
==QWwPpA  
N$\ bg|v  
H~A"C'P3#  
  class holder K0w<[CO  
  { B.89_!/:p  
public : q,[k7&HS  
template < typename T > C`\9c ej  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,HFs.9#&B  
  { $> "J"IX  
  return assignment < T > (t); k: b/Gq`  
} S~KS9E~\  
} ; v,/[&ASz  
yXJ]U \ %  
~I{EE[F>qL  
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: 9T(L"9r-e  
;B&^yj&;  
  static holder _1; e^j<jV`1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c_ La^HS  
r55qmPhg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2t+D8 d|c<  
而不用手动写一个函数对象。 Fi mN?s  
>_XOc  
*IC^IC:  
A_!QrM  
四. 问题分析 ')B =|T)  
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。 YEzU{J  
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。 \)ip>{WG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 = 96G8hlT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `E@kFJ(<On  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =M7TCE  
QE|`&~sme  
五. 问题1:一致性 S_J,[#&  
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?| |xn#\epy@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G6ayMw]OF  
9B /s  
struct holder {P-xCmZ~Wt  
  { GL1'Zo  
  // v=!YfAn  
  template < typename T > tR kF   
T &   operator ()( const T & r) const (a[.vw^g  
  { a6%@d_A  
  return (T & )r; bW53" `X  
} v? L  
} ; MDJc[am  
(8.{+8o  
这样的话assignment也必须相应改动: |^R*4;Phe  
((XE\V\}Z  
template < typename Left, typename Right > m`z7fi7u  
class assignment *h$&0w y  
  { -."kq.m*  
Left l; k<H%vg>{~s  
Right r; ( #* "c  
public : ~.J,A\F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tJNIr5o  
template < typename T2 > av-#)E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bNGCOj  
} ; [)^mBVht  
GF8 -_X  
同时,holder的operator=也需要改动: we3tx{j  
hq=,Z1J  
template < typename T > Ojq]HM6f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zJ+3g!  
  { w/W7N   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \<~}o I  
} )0^ >#k  
i31<].|kA*  
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。 `H>b5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l4rMk^>>  
ldGojnS  
return l(rhs) = r; 4WC9US-k  
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。 C-m*?))go  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `5q ;ssu  
,> n% ~'gb  
template < typename Tp > ?c]n^GvG  
class constant_t Q $~n/  
  { Ytao"R/  
  const Tp t; aBhV3Fd[B  
public : "xe=N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Mo D?2J  
template < typename T > v!9i"@<!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D8%AV; -Y  
  { @Y}uZ'jt'  
  return t; 7{e=="#*  
} @5.e@]>ZM  
} ; MPIlSMe  
r3qf[?3`6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ySe$4deJ  
下面就可以修改holder的operator=了 <_Eg?ePW#  
 %v+=;jw  
template < typename T > UL( lf}M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j?6X1cMq  
  { 2C$R4:Ssw)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Kc #|Z  
} ecj7BT[mLI  
Dzl;-]S  
同时也要修改assignment的operator() .$&Q[r3Lu  
e4`uVq5  
template < typename T2 > a^t?vv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H6K`\8/SeN  
现在代码看起来就很一致了。 m} 3gZu]  
s =Umj'1k  
六. 问题2:链式操作 KVPR}qTP;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wJeG(h  
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。 Md,pDWb  
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。 v .=/Y(J  
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。 h1[WhBL-O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c)}2K0  
#aar9  
template < typename T > AVl~{k|  
struct result_1 M6rc!K  
  { Qd &" BEs  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9MY7a=5E~  
} ; L?5f+@0.  
\( )# e  
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: [8XLK4e  
JWv{=_2w  
template < typename T > J~#$J&iKh  
struct   ref >?lOE -}^  
  { t *G/]  
typedef T & reference; ka"337H  
} ; ~rD={&0  
template < typename T > id^sr Mw  
struct   ref < T &> (;_FIUz0  
  { J=W0Xi !  
typedef T & reference; ;sPoUn s'  
} ; I.'b'-^  
QA#3bFZt1n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]y@F8$D!  
&fOdlQ?  
template < typename T > "LhvzM-<8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (ljF{)Ml+=  
  { ] )DX%$f  
  return l(t) = r(t); CO:u1?  
} 2@=IT0[E\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 j;1-p>z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ccFn.($p?,  
.w?(NZ2~  
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 69K{+|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d XHB#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 N|g;W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )~J>X{hy  
最后的布局是: !7bw5H  
                Add FQz?3w&ia  
              /   \ a:, y Z  
            Divide   5 WLa!.v>  
            /   \ YevyN\,}V!  
          _1     3 $~0Q@):  
似乎一切都解决了?不。 /iC;%r1L  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -t2T(ha  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "9EE1];NT  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 2& PPz}Sw  
LQ11ba  
template < typename Right > WtulTAfN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [#Lc]$  
Right & rt) const #11NPo9  
  { eN? Y7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TL$EV>Nr  
} 7hW+T7u?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ._w8J"E5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 =L|tp%!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 J_;N:7'p  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w%AcG~`j!B  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /M;#_+VK<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? aI(7nJ=R  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: NcOPL\  
H=*5ASc  
template < class Action > im} ?rY  
class picker : public Action 4/kv3rv  
  { 5!YA o\S  
public : %J:SO_6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bzDIhnw  
  // all the operator overloaded Pi,QHb`>  
} ; 2kAx>R  
-oeL{9;  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 uwf 5!Z:>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Hs?e0Z=N  
h&.wo !  
template < typename Right > {>LIMG-f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Aa0b6?Jm  
  { wbDM5%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FLg*R/  
} Z/x*Y#0@n  
f<=Fsl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;*ix~taL%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]5~s "fnG  
\!IMaB]  
template < typename T >   struct picker_maker 9a\nszwa  
  { g4`Kp; }&'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; UJ-?k &j,  
} ; 6u`F d#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Zwcy4>8  
  { >Vy>O &r  
typedef picker < T > result; 21s4MagC  
} ; t?o ,RN:  
p4IZ   
下面总的结构就有了: QB.J,o*XD4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 CQel3Jtt.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 du$|lxC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 W$U0[^1  
至此链式操作完美实现。 RLlU" sw+{  
|qZko[W}=  
b'MSkEiQG  
七. 问题3 Wg{k$T_>  
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。 Go,N>HN  
WN(ymcdYB  
template < typename T1, typename T2 > h)~=Dm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m)V/L]4  
  { f\'{3I29  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !O\;Nua  
} N#lDW~e'  
'r(1Nj  
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: G}5#l  
M"%Q&o/I  
template < typename T1, typename T2 > zR!o{8  
struct result_2 gtUUsQ%y.  
  { `1{N=!U(&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vvUSeG\n#j  
} ; DAo~8H  
WI]o cF  
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? ^[%%r3"$C  
这个差事就留给了holder自己。 V8eB$in  
    S'oGt&Z<  
Z/rP"|EuQ  
template < int Order > 1B),A~Ip  
class holder; tXJU vish  
template <> BCe_@  
class holder < 1 > G'YH6x,  
  { ARcv;H 5  
public : w9 w%&{j  
template < typename T > u77E! z4Uz  
  struct result_1 vI$t+m:  
  { s1|/S\   
  typedef T & result; q+B&orp  
} ; !`!| Zw  
template < typename T1, typename T2 > ~Lc066bLeq  
  struct result_2 Y+K|1r  
  { Vh}SCUof'  
  typedef T1 & result; x0 d~i!d  
} ; @ HZKc\1  
template < typename T > cRX~z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lL]y~u  
  { 4&/j|9=X  
  return (T & )r; AeAp0cbet  
} ;3_l@dP"  
template < typename T1, typename T2 > .z13 =yv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }I`a`0/  
  { bc , p }  
  return (T1 & )r1; ~ %B<  
} 0Z{j>=$  
} ; 5k|9gICyd*  
t>8XTqqi  
template <> S*AERm   
class holder < 2 > eAPXWWAZJ1  
  { Zo>]rKeV  
public : [pVamE  
template < typename T > `K ,1K  
  struct result_1 xq"Jy=4Q*  
  { 43V}# DA@  
  typedef T & result; .xB u-?6s6  
} ; ,^icPQSwc  
template < typename T1, typename T2 > !nAX$i~  
  struct result_2 y^o@"IYu3  
  { v9T_&  
  typedef T2 & result; v@#b}N0n  
} ; 3]?#he  
template < typename T > %/updw#{B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OT&k.!=  
  { Y2'cs~~$Ce  
  return (T & )r; ]~Y<o  
} (rg;IXAq%  
template < typename T1, typename T2 > KD^N)&k^Kp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZoArQ(YFy  
  { h;3cd0  
  return (T2 & )r2; 3j3N!T9  
} C!7>1I~5  
} ; <]G]W/eB'  
5E notp[  
9(":,M(/o  
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> >。 "Ky; a?Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h,"4SSL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^eoLAL  
} (!EuLL  
return l(i, j) = r(i, j); }%D^8>S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LY+|[qka  
|*`Z*6n  
  return ( int & )i; z3uW)GQ.  
  return ( int & )j; yv)ux:P&+  
最后执行i = j; I[n ^{8gz  
可见,参数被正确的选择了。 \rPbK+G.  
In[Cr/&/Y  
>|;aIa@9  
tY <Z'xA?  
0 Us5  
八. 中期总结 ]KJj6xn  
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: _/O25% l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _2N$LLbg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @/ k@WhFZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor c*@G_rb  
MQ"xOcD*F  
Zv#Ll@v  
*E{2J:`  
FHV-BuH5  
HF(KN{0.B  
九. 简化 R+CM`4CD  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 RZ+`T+zL  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -{ZWo:,r~q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0tU.(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 QV\eMuNy  
  +-*/&|^等 ` Jdb;  
2. 返回引用。 ~s5SZK*  
  =,各种复合赋值等 F+u|HiYG  
3. 返回固定类型。 p/h Rk<K6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~*wk6&|  
4. 原样返回。 v;)..X30  
  operator, `]W| 8M  
5. 返回解引用的类型。 L`24 ?Y{  
  operator*(单目) l'eyq}&  
6. 返回地址。 r-<F5<H+K@  
  operator&(单目) S9#)A->  
7. 下表访问返回类型。 [1u-Q%?#  
  operator[] Sm5H_m!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X*\ J_  
  operator<<和operator>> )-. _FOZ6  
5D'\b}*lJ}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 0vw4?>Jf@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |)*fRL,  
VzVc37 Z>6  
template < typename Left > q7E~+p(>(  
struct value_return Z+=@<i''  
  { ?[ lV-  
template < typename T > q*>&^V$M  
  struct result_1 J_4!2v!6e  
  { &mx)~J^m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aYSCw 3C<  
} ; _/tHD]um  
s ']Bx=  
template < typename T1, typename T2 > G2T|RT $_K  
  struct result_2 J G{3EWXR  
  { nX`u[ks  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5f 5f0|ok  
} ; , JQp'e  
} ; VB*oGG  
\}|o1Xh2  
m+T;O/lG0{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q}?4f *WC  
TJR:vr  
下面我们来剥离functor中的operator() WL"^>[Vq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _y} T/I9  
pz.JWCU1  
return l(t) op r(t) }*S `qW;B  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5l UF7:A>#  
return op l(t) 8p:e##%  
return op l(t1, t2) <"my^  
return l(t) op {C N~S*m  
return l(t1, t2) op  abfW[J  
return l(t)[r(t)] U ^5Kz-5.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A"dR{8&0  
hFy;ffs.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: LQRQA[^  
单目: return f(l(t), r(t)); HOJs[mqB%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (Hb:?(  
双目: return f(l(t)); [QoK5Yw{  
return f(l(t1, t2)); U`NjPZe5^  
下面就是f的实现,以operator/为例 UMm!B`M  
r\-uJ~8N  
struct meta_divide 6"J? #  
  { Enn"hdI  
template < typename T1, typename T2 > oldA#sA$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v~f HYa>  
  { 7]U"Z*  
  return t1 / t2; I(]}XZq  
} Ov};e  
} ; P?8GV%0$  
~8~aJ^[  
这个工作可以让宏来做: 1%EBd%`#  
)jU)_To  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H(R1o~  
template < typename T1, typename T2 > \ -d8TD*^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @'YS1N<  
以后可以直接用 D Gr> 2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CJ(NgYC h  
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 4S,`bnmB  
(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。。。) (H)2s Y  
zBo1P(kek  
;+0t;B!V  
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 r9X?PA0f  
(]b!{kS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > anIAM  
class unary_op : public Rettype 4/mig0"N.  
  { iDMJicW!+F  
    Left l; |\QgX%  
public : TS/.`.gT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NxjB/N  
9U{a{~b  
template < typename T > '#s05hr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'pm2n0  
      { b}0,\B%  
      return FuncType::execute(l(t)); UQ'\7OS  
    } tYZ[6 8  
&$"i,~q^b  
    template < typename T1, typename T2 > cj+ FRG~u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yMyE s8  
      { *_R]*o!W'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |o,8V p  
    } vLR~'" `F  
} ; A6GE,FhsG  
=3q/F7-  
f~Fm4 >\(  
同样还可以申明一个binary_op hy}8Aji&  
$wmvKQc{lx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >2~+.WePu  
class binary_op : public Rettype i-bJS6  
  { KC(xb5x Y  
    Left l; + ` s@  
Right r;  $rz=6h  
public : *:>"q ej  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /DQc&.jK  
H,+I2tEs  
template < typename T > j{Hao\F8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '&.#  
      { AFc$%\s4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \]P!.}nX#  
    } W5?yy>S6N  
Swp;HW7x  
    template < typename T1, typename T2 > fQL"O}Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }| J79s2M  
      { T^T[$26  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N-I5X2  
    } nA P.^_K  
} ; <@}I0  
?shIj;c[  
pX&pLaF  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Nc+,&R13m  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bx]N>k J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >=UF-xk;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  1WY/6[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  emK$`9  
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。。。 '~ ,p[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #{k|I$  
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) T/^Hz4uA7  
下面是修改过的unary_op /%0<p,T  
ZKQG:M~|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L3 G \  
class unary_op *Ho/ZYj3  
  { -8r  
Left l; =+-Yxh|*  
  krsYog(^z  
public : Ps%qfL\  
dxZu2&gi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ({JHZ6uZ  
N@Y ljz|  
template < typename T > x~GQV^(l3  
  struct result_1 nBHnkbKoy  
  { ,y+$cM(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }0u8r`  
} ; ]u4Hk?j~<  
ow0!%|fO  
template < typename T1, typename T2 > 6B@CurgB  
  struct result_2 ]8T |f  
  { VQ0fS!5'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; td4[[ /  
} ; ^s@8VAwi  
RRGWC$>?  
template < typename T1, typename T2 > ]d a^xWK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rg{9UVj  
  { ZTU&, 1Y;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %H]lGN)  
} q^A+<d  
6_d.Yfbq  
template < typename T > `)T~psT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -K rxMi  
  { j'aHF#_  
  return OpClass::execute(lt(t)); g8w2Vz2/  
} 81hbk((  
!'j?.F $}  
} ; -jn WZ5.  
/Nr*`l  
E@-KGsdhK  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1fo U  
好啦,现在才真正完美了。 #7ov#_2Jd  
现在在picker里面就可以这么添加了: o$[z],RO  
Rb%%?*|  
template < typename Right > 5w\fSY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const PH*\AZJCl  
  { !<UJ6t}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =xsTDjH>  
} &q`q4g&7  
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。 Fe.t/amS/  
B%KG3]  
&z]K\-xp  
u5~Ns&o&N  
i~3u>CT  
十. bind u(OW gbA3  
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。 % , N<  
先来分析一下一段例子 eeHP&1= 7  
U,+[5sbo  
,R$u?c0>'&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zNY)'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y!5$/`AF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '{ [5M!B  
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。 Y3h/~bM%  
我们来写个简单的。 Oky**B[D'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: etd&..]J  
对于函数对象类的版本: ~GuMlV8  
7HVZZ!>~  
template < typename Func > T \CCF  
struct functor_trait wHIj<"2  
  { `+t.!tv!  
typedef typename Func::result_type result_type; s;1]tD  
} ; A<\JQ  
对于无参数函数的版本: oQv3GpO  
$!5\E>y#  
template < typename Ret > pA;-v MpMj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > f30Pi1/h=c  
  { y7S4d~&  
typedef Ret result_type; lNv".Y=l  
} ; NxVw!TsR  
对于单参数函数的版本: ^1Xt]T`e  
cEe? *\G  
template < typename Ret, typename V1 > _/S?#   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v+e|o:o#  
  { Bm\qxQ  
typedef Ret result_type; Gn)y> AN  
} ; (~)%Fo9X"  
对于双参数函数的版本: G pbC M~x  
[TF8'jI0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >xA),^ YT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p"*y58  
  { 0F#>CmD  
typedef Ret result_type; cL8#S>>u.  
} ; _MWM;f`b  
等等。。。 ^). )  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I _i6-<c.Q  
hF3&i=;.  
template < typename Func > 4yaxl\2  
struct func_return dbS +  
  { \n9A^v`F/  
template < typename T > ;nmM7TZ;  
  struct result_1 o5\b'hR*#  
  { Fg/dS6=n`?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 91of~ffh  
} ; ;Qi }{;+  
6|J'>)  
template < typename T1, typename T2 > 7%OKH<i\2<  
  struct result_2 ZyR_6n>L$  
  { K?#]("De6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Je4Z(kj 0  
} ; R7~Yw*#,  
} ; 5j"1z1_&  
-~)OF  
'f/Lv@]a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 nzX@:7g  
+TeFt5[)h  
template < typename Func, typename aPicker > ,pq{& A  
class binder_1 :9l51oE7  
  { ovf/;Q/}  
Func fn; K:yr-#(P/  
aPicker pk; lf>nbvp  
public : }tST)=M`  
A%Z)wz{  
template < typename T > 0MIUI<;j  
  struct result_1 Bk|K%K  
  { <XQ.A3SG!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &h$|j  
} ; xPmN},i'R$  
Em13dem  
template < typename T1, typename T2 > ARh6V&Hi-  
  struct result_2 :ipoD%@  
  { ]!YtH]}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FE5Q?*Ea  
} ; T bE:||r?^  
,[48Mspp  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #P2;K dDO  
`T!#@&+  
template < typename T > 8zQfY^/{M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j033%p+Xc  
  { S;@ay/*~  
  return fn(pk(t)); c5i%(!>  
} 1]4^V7y  
template < typename T1, typename T2 > utO.WfWP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ;\b@)E}  
  {  u>cC O'q  
  return fn(pk(t1, t2)); Ya4?{2h@+  
} EO"C8z'al  
} ; {E,SHh   
)Id2GV~2B  
H30OUrD  
一目了然不是么? #n})X,ip2  
最后实现bind 8:g!w:$x  
"G?9b  
oNRG25  
template < typename Func, typename aPicker > RtF8A5ys  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Dm{Ok#@r2  
  { BnEdv8\,&s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lH1g[ ))  
} CvTwBJy1  
$-G`&oT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SPwPCI1?  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 "n- pl  
.LE+/n  
十一. phoenix ( tn< VK.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pC^[[5A  
W);W.:F  
for_each(v.begin(), v.end(), 6v47 QW|'  
( {\We72!  
do_ @ ^. *$E5  
[ t.=Oj  
  cout << _1 <<   " , " zl)&U=4l  
] L+R >%d s  
.while_( -- _1), BlaJl[Piv  
cout << var( " \n " ) LZV}U*  
) euZ(}+N&  
); e[4V%h  
qX@9N=g`#O  
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: W8* 2;F]  
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 pG28M]\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Zz")`hUG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HDj$"pS  
j`9Nwa  
dpn3 (  
template < typename Cond, typename Actor > okDJ(AIV+  
class do_while  q)oN 2-  
  { _80ns&q  
Cond cd; m<FK;   
Actor act; pzSqbgfrQ  
public : B(Y.`L? %E  
template < typename T > H5p5S\g-)  
  struct result_1 <ge}9pU)o^  
  { F(0Z ]#+  
  typedef int result_type; qb$_xIQpDL  
} ; %yhI;M^  
^2JPyyZa  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <?4cWp|i  
cuMc*i$w!  
template < typename T > 6`W|V+6|7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kxy]vH6m  
  { fp-m.d:|  
  do *I/A,#4r  
    { g z`*|h  
  act(t); tx)OJY  
  } ' 3VqkQ4  
  while (cd(t)); [yvt1:q  
  return   0 ; wO!% q[  
} i :EO(`  
} ; i\vpGlx  
k%!VP=c4s  
rFO_fIJno  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F`3^wHw^  
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。 e SK((T  
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。 1V0sl0i4  
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。 p4y6R4kyT  
下面就是产生这个functor的类: _r[r8M B  
H8sK}1.  
gu!](yEgl  
template < typename Actor > iA&oLu[y3  
class do_while_actor W0U`Kt&~a  
  { {sl~2#,}b1  
Actor act; L1rA T  
public : r:.6"VQu}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rI *!"PL  
m}rh|x/?  
template < typename Cond > &b!vWX1N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .@Hmg  
} ; A3<^ U  
{clC n  
OCwW@OC +  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 A0UV+ -PP  
最后,是那个do_ Lp!0H `L  
CH55K[{<  
/G{&[X<4U  
class do_while_invoker nrI"k2oA@  
  { 48H5_9>:  
public : \)p4okpR  
template < typename Actor > Tw}@+-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {qY3L8b  
  { @J kui  
  return do_while_actor < Actor > (act); Bl=nj.g  
} a^%8QJW  
} do_; U.Pa7tn  
VtD@&N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >c}:   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B,r5kQI4  
最后来说说怎么处理break和continue ~wa%fM  
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。 hcd!A 5  
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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