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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XRCiv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f/RzE  
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, Y&KI/]ly,L  
0P^RciC f  
7N,E%$QL  
"2q}G16K  
  class filler DZ -5A  
  { @9g$+_"ZT  
public : wUj[c7Y%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )WavG1  
} ; o<bZ.t  
rk:^^r>5Qi  
%!I7tR#;  
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: TZ{';oU  
Tt #4dm-  
;X,|I)  
=B@+[b0Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o^FlQy\  
Aon 3G  
L#mf[a@pCn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @dei} !e  
UIgs/  
$Y* d ' >  
=aZgq99  
二. 战前分析 AL@8v=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 xR}^~14Bz  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 vFm8T58 7  
wb~B Y  
a)w *  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .Qk T-12  
  /* --------------------------------------------- */ y"6;O0  
vector < int *> vp( 10 ); 1"tyxAo\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KSkT6_<  
/* --------------------------------------------- */ o;5 J=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MJ"ug8 N  
/* --------------------------------------------- */ Ahl-EVIr<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :}(Aq;}X  
  /* --------------------------------------------- */ T40&a(hXQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :Z)a&A9v  
/* --------------------------------------------- */ QS(aA*D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VwJ A  
Ok63 w7  
"LZQ1P*ef$  
! R rk  
看了之后,我们可以思考一些问题: &w15 GO;4  
1._1, _2是什么? i2.g}pM.A  
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。 |Z6M?n  
2._1 = 1是在做什么? ]mIcK  
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。 EHI %QT  
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。 M~'4>h}  
4-j3&(  
(j<FS>##  
三. 动工 |q| ?y`X4/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s"OP[YEke/  
DA=#T2)p  
 SXqWq  
)ZZjuFQJ)  
template < typename T > xA7>";sla[  
class assignment 8Dy5g  
  { sF. oZ>  
T value; xE>jlr?  
public : M[eq)a$  
assignment( const T & v) : value(v) {} qStZW^lFeY  
template < typename T2 > dw*PjIB9x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $G\WW@*GE  
} ; T'^ Do/  
3#\++h]QZ  
1`sLbPW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ow" e3]}Mt  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hw 5NHZ I'  
r~[Bzw"c  
r!+..c  
mV>l`&K=  
  class holder k`we_$/Gw  
  { F o k%  
public : o}4~CN9}  
template < typename T > 9ZJn 8ki  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s!IX3rz  
  { &u`]Zn   
  return assignment < T > (t); ! V^wq]D2  
} ayGcc`  
} ; ~:JoKm`vU  
<(Rbu2_  
8l.bT|#O  
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: K0aT(Rc e  
C ^IPddw>  
  static holder _1; fzdWM:g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FG:t2ea  
T)Y{>wT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ROhhd.  
而不用手动写一个函数对象。 u<['9U  
,*kh{lJ  
MvKr~  
Q]{ `m  
四. 问题分析 eF"k"Ckt'  
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。 9oU1IT9   
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。 "Cz0r"N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b!<\#[ A4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pi|=3W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V8hmfV~=]P  
F~$ay@g  
五. 问题1:一致性 I}sb0 Q&  
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?| ew.jsa`TrW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ],~H3u=s3  
MBqw{cy  
struct holder HfPu~P  
  { +;ylld  
  // 4aiI&,  
  template < typename T > %M*2j%6  
T &   operator ()( const T & r) const 2EH0d6nt  
  { $(]E$ek  
  return (T & )r; ?j;,:n   
} h0&Oy52  
} ; Qt\^h/zjG  
nN2huNTf:  
这样的话assignment也必须相应改动: G3o`\4p  
jdIAN  
template < typename Left, typename Right > &Nw[J5-"k  
class assignment X7rsO^}W  
  { /PKu",Azj  
Left l; 050V-S>s  
Right r; *zwo="WA\t  
public : jN AS'JV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9$L2 a  
template < typename T2 > <Gna}ALkg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4" pU\g  
} ;  20]p<  
sp&gw XPG  
同时,holder的operator=也需要改动: t,u;"%go  
F_Gc_eT  
template < typename T > P  Ij  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z7NR%u_|[  
  { Q*hXFayx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _C)\X(;  
} 7h.fT`  
)nGH$Mu  
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。 hEFOT]P4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #;= sJ[m4  
c#f@v45  
return l(rhs) = r; ";;!c.!^  
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。 XE]"RD<z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L&d.&,CNs'  
0g;)je2_2?  
template < typename Tp > lL&U ioo}D  
class constant_t 4Y{;%;-i  
  { eM@xs<BR  
  const Tp t; +sV~#%%  
public : iuA_ Jr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} phQ{<wzwp  
template < typename T > ((&5F!+\-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OIIA^QyV  
  { G+2 ,x0(  
  return t; 3~{0X-  
} qi ">AQpp  
} ; B>4/[ YHr;  
7X)4ec9H\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "jLC!h^N  
下面就可以修改holder的operator=了 8 C9ny}  
i{16&4 '  
template < typename T > }KO <II  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?\)h2oi!F5  
  { |MOz> 1<a  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2C1NDrS;}  
} [RF]lM]w  
Wffz&pR8  
同时也要修改assignment的operator() M[+#*f.T}  
f7|Tp m  
template < typename T2 > /2 hk9XM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5^R?+<rd  
现在代码看起来就很一致了。 @qYT/V*/  
t-5 Y,}j  
六. 问题2:链式操作 [9B1%W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !Qf*d;wxn(  
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。 7A) E4f'  
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。 L^zh|MEyzk  
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。 A2;6Vz=z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct JypP[yQ  
ktS^^!,l%  
template < typename T > :5.F  
struct result_1 1;DRcVyS+  
  { FE]UqB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P -nhG  
} ; N|Ag8/2A  
znPh7{|<  
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: 6Ol9P56j  
=*I|z+  
template < typename T > sei2\l8q  
struct   ref "wuO[c&%/  
  { (Li0*wRb  
typedef T & reference; t=xEUOQAn  
} ; | oK9o6m4  
template < typename T > 7 7y+ik  
struct   ref < T &> U4^c{KWS  
  { 096Yd=3h  
typedef T & reference; D7T|K :F)  
} ; ,[t? $Cy ;  
\D(3~y>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: P"l'? `  
1YJ?Y  
template < typename T > # =tw ,S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '"\'<>Be  
  { (XW'1@b  
  return l(t) = r(t); o5 fV,BJZO  
} -4sKB>b  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 F]PsS(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 U1X"UN)  
&Cv  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -{ 1P`&G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: H@Ot77(*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FRZ]E)9Z]b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Mmu#hb|W  
最后的布局是:  \20} /&  
                Add Xd5s8C/}  
              /   \ j&_>_*.y  
            Divide   5 & ]] l0B  
            /   \ u*;H$&  
          _1     3 Ao$k[#px  
似乎一切都解决了?不。 D|*w6p("z  
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。 rMi\#[o B  
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。 Fd\uTxykp  
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: V%PQlc.X  
#gO[di0WhC  
template < typename Right > >MN"87U6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?L7DVwVa,I  
Right & rt) const W/xPVmnV  
  { un_NBv}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >Ti%Th,  
} (w)%2vZ^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~Yi4?B<  
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。 4RB%r  
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。 X5[vQ3^  
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。 g"5Kth  
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。 IRx% L?  
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? o cW~I3  
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: )MF@'zRK  
.,xyE--;d  
template < class Action > XZARy:+bc  
class picker : public Action UWC4PWL,>C  
  { ah,f~.X_|  
public : = NZgbl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'LPyh ;!f  
  // all the operator overloaded ^C ~Ryw7  
} ; u1M8nb  
\{:A&X~\!  
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。 y!P!Fif'  
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: h>D;QY  
GkI'.  
template < typename Right > :G@z?ZJ[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8Lx/ZGy  
  { L7buY(F(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?# FYF\P  
} ~k"b"+2  
M9R'ONYAa  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /7#e  
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。 ~:7y!=8#  
S._2..%G  
template < typename T >   struct picker_maker b`D]L/}pr  
  { A(E}2iP9=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Zw0KV%7hD  
} ; 8bdO-LJ9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "ymR8 y'  
  { ao9#E"BfM  
typedef picker < T > result; 1k4\zVgi  
} ; /-FV1G,h  
M{G}-QK_.  
下面总的结构就有了: Gh=I2GSo  
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。 6WZffB{-TK  
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。 L5x;# \#p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,b!D8{W"N  
至此链式操作完美实现。 K0j%\]\Tp  
XyN " Jr  
pZ|{p{_j  
七. 问题3 8+|W%}  
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。 %P s.r{%{  
Cwls e-  
template < typename T1, typename T2 > <L4$f(2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tcXXo&ZS  
  { v2rO>NY4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f4P({V  
} o=7,U/{D!  
)S+fc=  
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: T}^3Re`i  
@!dIa1Q"  
template < typename T1, typename T2 > _"@:+f,  
struct result_2 kVWcf-f  
  { X$6NJ(2G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <(>t"<  
} ; .o`Io[io  
=AzPAN#e  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? W=^.s>7G  
这个差事就留给了holder自己。 *h0D,O"0  
    0ex.~S_Oj4  
]P wS3:x  
template < int Order > YOLzCnI4  
class holder; -)(=~|,Pq/  
template <> 1-E6ACq  
class holder < 1 > lj}3TbM  
  { M]6+s`?r  
public : Ph""[0n%o  
template < typename T > Ed u(dZbKg  
  struct result_1 RKzty=j4  
  { ,o n]Fts  
  typedef T & result; 1Z c=QJw@  
} ; kE<CuO  
template < typename T1, typename T2 > %r1#G.2YW  
  struct result_2 ~wuCa!!A  
  { td7(444]  
  typedef T1 & result; @ywtL8"1~  
} ; /gF)msUF  
template < typename T > Lp:VU-S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w*XM*yJHU  
  { fB9,# F  
  return (T & )r; &v .S_Ym  
} VnW6$W?g  
template < typename T1, typename T2 > WRu(F54Sk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  :'F,l:  
  { f> Jj5he/  
  return (T1 & )r1; r]cq|Nv8:  
} ]'Eg2(wy  
} ; =5Db^  
 CA igV$  
template <> kbb!2`F!%  
class holder < 2 > [ K/l;Zd  
  { -y!Dg6 A  
public : =nCA=-Jv  
template < typename T > cy,6^d  
  struct result_1 L@T/4e./  
  { 79>x/jZka  
  typedef T & result; z{OL+-OY  
} ; ?P[:,0_  
template < typename T1, typename T2 > 3_  J'+  
  struct result_2 rT4Q^t"  
  { MV$E_@pg  
  typedef T2 & result; v[uVAbfQ  
} ; cwvJH&%0  
template < typename T > #?b^B~ #  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wc`J`&#.#  
  { yBD2  
  return (T & )r; bCaPJ!ZO  
} -'p@ lk  
template < typename T1, typename T2 > X gx2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _WjETyh [H  
  { nTlv'_Y(  
  return (T2 & )r2; VM V]TPks>  
} s2kZZP8-  
} ; U<,Kw6K  
h,WY2Hr  
mZ0oa-Iy  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7)(`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7N59B z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QSs$   
F#}1{$)% /  
return l(i, j) = r(i, j); _AFt6\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f;tyoN0wHx  
ch,Zk )y:_  
  return ( int & )i; >2Qqa;nx|  
  return ( int & )j; `d|bH; w  
最后执行i = j; c%LB|(@j{  
可见,参数被正确的选择了。 /4B4IT  
wq_oh*"  
`2mbF ^-4  
,I&0#+}n  
[ls ?IFg  
八. 中期总结 P7k$^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: IL6f~!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c>i*HN}Z|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~~:8Yv[(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k]/6/s\  
gUszMhHX  
6[2?m*BsN  
v yLAs;  
J_[[BJ&}x  
3 cW"VrFy9  
九. 简化 C94UF7al  
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。 d,rEEc Y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 BfE-s<  
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: v{{2<,l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HFx"fT  
  +-*/&|^等 \y )4`A  
2. 返回引用。 |UDD/e  
  =,各种复合赋值等 :0j`yo:w  
3. 返回固定类型。 KJ^GUqVl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y7V&zF{  
4. 原样返回。 L%O8vn^3  
  operator, vgW1hWmHJ  
5. 返回解引用的类型。 p,u<g JUL  
  operator*(单目) [O+^eE6h  
6. 返回地址。 o4 g  
  operator&(单目) `L*;58MA  
7. 下表访问返回类型。 D:vUy*  
  operator[] ecZOX$'5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $F()`L{Tj  
  operator<<和operator>> hGo|2@sc  
dlzamoS@AR  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Ru')X{]25  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ftH%, /,  
{5IG3'  
template < typename Left > 1HWJxV"  
struct value_return EM w(%}8w  
  { Uu:v4a  
template < typename T > ^`MDP`M;  
  struct result_1 !gew;Jz  
  { 49fq6ZhO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pvUoed\  
} ; N_Ld,J%g  
DF|lUO]:  
template < typename T1, typename T2 > _O,ZeES  
  struct result_2 +* {5ORq=  
  { ;OJ0}\*iP8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; KmOa^vY1.T  
} ; U*:'/.  
} ; gbf=H8]  
I8]NY !'cW  
{1DYXKe  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @5G7bY7Nz  
y+afUJT  
下面我们来剥离functor中的operator() "]V|bz o0a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X )s7_  
=T4 w:  
return l(t) op r(t) ~Fb?h%w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %<|KJb4?  
return op l(t) yP4.Z9  
return op l(t1, t2) &)jZ|Q~  
return l(t) op R >&/n/l  
return l(t1, t2) op <XrGr5=BV  
return l(t)[r(t)] \%Q rN+WQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4yv31QG$  
Y<fXuj|&  
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:  Bt3=/<.\  
单目: return f(l(t), r(t)); 7e[\0:Z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iRHQRdij  
双目: return f(l(t)); E}&jtMRUt  
return f(l(t1, t2)); Pp hQa!F$  
下面就是f的实现,以operator/为例 z5vI0 N$  
bR,Iq}p  
struct meta_divide +qf{ '|H  
  { z1s"C[W2T  
template < typename T1, typename T2 > j)qh>y)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~"Ki2'j)^]  
  { n$l]+[>  
  return t1 / t2; ,`@|C Z-4A  
} t&]Mt 7  
} ; k"{U}Y/}  
$u"$mg7x  
这个工作可以让宏来做: zAUfd[g  
uK5x[m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hiHp@"l<  
template < typename T1, typename T2 > \ jMbK7 1K%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c$fM6M }  
以后可以直接用 .y+U7 "?s*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1_lL?S3,a@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ?s33x#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Q4q#/z  
HCK4h DKo}  
Kjw\SQ)2~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6u7wfAf  
M7 !" t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Lai"D[N  
class unary_op : public Rettype [=+/  
  { )zo ;r!eP  
    Left l; n]Y _C^  
public : sXu+F2O  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T 1=M6iJ  
>k|[U[@  
template < typename T > =w-H )  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9MxGyGz$  
      { i;Y^}2   
      return FuncType::execute(l(t)); $ cSZX#\  
    } )3sb 2 #  
+E4 _^  
    template < typename T1, typename T2 > Cq~Ir*"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J?'!8,RX  
      { >kYyR.p.b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); plfB} p  
    } 51x,[y+Xe  
} ; x}d\%* B  
p<4':s;*  
O5 SX"A  
同样还可以申明一个binary_op .Ko`DH~!,C  
1 <+^$QL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rNc>1}DDS  
class binary_op : public Rettype ?L^ Gu ]y  
  { &kvVMn ok  
    Left l; zYgLGwi{  
Right r; K-ebAaiC  
public : X*KT=q^?n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EX_& wep@1  
RS~oSoAE  
template < typename T > dkjL;1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1a<~Rmcil  
      { k:sh:G+=$d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v|6fqG+Q\  
    } bPNsy@"6  
2 E^P=jU`  
    template < typename T1, typename T2 > #u_-TWVt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X`&E,;bIb  
      { 8Ex0[ e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K\G|q}E/1  
    } o%:eYl  
} ; /-T%yuU  
;I>`!|mT  
Liofv4![  
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 3I]5DW %-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 fOfp.`n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~F WmT(S  
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。 2bqwnRT}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^#+9v  
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。。。 t1kD5^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <T['J]k%  
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) n}2}4^  
下面是修改过的unary_op ,Fb#%r%  
Mvux=Ws  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4_$f "6  
class unary_op |$Td-M^)  
  { ^-DK<jZ^  
Left l; bz1\EkLL  
  =3FXU{"Qi4  
public : `+U-oqs  
il: ""x7^y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} IySlu^a  
%lujme  
template < typename T > -Jb I7Le  
  struct result_1 K~uoZ~_gA  
  { [.2>=3T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N7|ctO  
} ;  ST{<G  
JWLQ9U X  
template < typename T1, typename T2 > {9(N?\S1`a  
  struct result_2 *h`zV<j  
  { Zvc{o8^z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8E D6C"6  
} ; &Oe,$%{hBh  
~#wq sm  
template < typename T1, typename T2 > #fQStO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s+aeP  
  { dD=dPi#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xand%XNv  
} h 9No'!'!  
}psJ'aiG*  
template < typename T > m/<7FU8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F;kNc:X`)  
  { Z O&5C6qa  
  return OpClass::execute(lt(t)); l2xM.vR  
} tv5SQ+AI3  
=^NR(:SaaU  
} ; %{axoGd  
#5F\zeo@F?  
_Y=>^K]9K  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 66v6do7  
好啦,现在才真正完美了。 c'[l%4U8[  
现在在picker里面就可以这么添加了: TC'tui  
]"^U  
template < typename Right > |*Hw6m  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;8H m#p7,  
  { fs\l*nBig  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2}K7(y!?u  
} @jX[Ho0W'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 c5pF?kFaD  
1Jt5|'tl  
6Wl+5 a6V  
A?=g!(wB  
Y$shn]~  
十. bind n)gzHch  
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。 YRqIC -_  
先来分析一下一段例子 6Gwk*%sb  
V^[o{'+  
m\RU |Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b 'jZ4{+W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  [td)v,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h${+{1](6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 R_`i=>Z-  
我们来写个简单的。 [2:Q.Zj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: . _Bejh  
对于函数对象类的版本: +iY.YV  
VyK[*k yN  
template < typename Func > A!\ g!*  
struct functor_trait ci a'h_w  
  { D6fry\  
typedef typename Func::result_type result_type; j#hFx+S  
} ; 4$ya$Y%s%  
对于无参数函数的版本: .5 Sw  
L )p*D(  
template < typename Ret > -{n2^vvF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pUi|&F K">  
  { L|A}A[P  
typedef Ret result_type; d e)7_pCF|  
} ; ji9 (!G  
对于单参数函数的版本: ;6P #V`u  
|*W_  
template < typename Ret, typename V1 > g<(3wL,"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [$:M/5y9  
  { &3~lZa;D  
typedef Ret result_type; BWRAz*V  
} ; vkUXMMuf+e  
对于双参数函数的版本: O|wu;1pQ  
}ya@*jH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0N9`WK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nK[T.?Nz  
  { vM G>Xb  
typedef Ret result_type; #y;TSHx/  
} ; 7m='-_w)?w  
等等。。。 }(tuBJ9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (OS -v~{r@  
gJ;jh7e@  
template < typename Func > B6qM0QW  
struct func_return yR}PC/>  
  { 2yB)2n#ut  
template < typename T > [ =/Yo1:v  
  struct result_1 kHMD5Q  
  { $FR1^|P/G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3%HF"$Gg  
} ; )\K;Ncp[  
TgC8EcLr  
template < typename T1, typename T2 > kD"BsL*6!  
  struct result_2 B"; >zF  
  { {9mXJu$cc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %PF:OB6[|  
} ; Ei$?]~ &  
} ; CB!5>k+mC  
4DLp +6zP  
WC0gJy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d;:H#F+ (  
_.}1 Y,Q  
template < typename Func, typename aPicker > =@ SJyW  
class binder_1 >{ /As][  
  { 0;J#".(KQ  
Func fn; 8,VX%CS#q  
aPicker pk; $~^Y4 } m  
public : H]I^?+)9  
C4,;l^?=%  
template < typename T > .@5Ro D[o  
  struct result_1 heizO",8.&  
  { >0XB7sC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s8O.yL  
} ; mK Ta.  
'ptD`)^(  
template < typename T1, typename T2 > QXaE2}}P  
  struct result_2 j:Y1  
  { ( M$2CL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t%k1=Ow5i  
} ; {.HFB:<!}  
*m>XtBw.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7RpAsLH=  
g %ZKn  
template < typename T > 9y$"[d27;+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |Q|vCWel{  
  { Bu{1^g:  
  return fn(pk(t)); 5YG %\  
} 7,v}Ap]Pa  
template < typename T1, typename T2 > NA/hs/ '  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I\y=uC  
  { PV(TDb:0  
  return fn(pk(t1, t2)); <+r<3ZBA  
} `@tn Eg  
} ; }#bX{?f  
mI4)+8SUu  
^#0k\f>_  
一目了然不是么? ;ND)h pD+  
最后实现bind 6 @X j  
B |pdqSI  
"TQ3{=j{  
template < typename Func, typename aPicker > h ycdk1SN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bdBFDg  
  { z>&|:VGG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Fx]}<IudA^  
} xlHC?d0}  
;*AK eI2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;Q{~jT  
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。 }$wWX}@  
3B^`xnV  
十一. phoenix \~4IOu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EWZ?q$  
MmL)CT  
for_each(v.begin(), v.end(), c&]nAn(  
( {wS)M  
do_ *y@Xm~ld  
[ xA7Aw0  
  cout << _1 <<   " , " m,1Hlp  
] g/_j"Nn  
.while_( -- _1), ,T<q"d7-#  
cout << var( " \n " ) wBa IN]Y,  
) *? <ygzX  
); .kT}E5  
<,\Op=$l3I  
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: rq]zt2  
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 W_\~CntyZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6.(L8.jv  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %7vjYvo>  
lBN1OL[N  
B*c@w~E  
template < typename Cond, typename Actor > R/BW$4/E  
class do_while ,!i!q[YkL9  
  { qwd7vYBc,  
Cond cd; #eZm)KFQg  
Actor act; _=*ph0nu  
public : J 6%CF2  
template < typename T > 2]i>kV/,0  
  struct result_1 6upCL:A~r  
  { %X^K5Io  
  typedef int result_type; mQiVTIP3[O  
} ; iFBH;O_~  
K'tckJ#%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b>_eD-  
7LZ A!3  
template < typename T > tY>_ +)oi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R&P}\cf8T  
  { 3`%U)gCT5  
  do H-ewO8@  
    { t,4'\nv*  
  act(t); ?K9zTas@  
  } Qi?xx')  
  while (cd(t));  )o\U4t  
  return   0 ; J\fu6Ti  
} QgB%\mO=  
} ; 16Gp nb  
7 8n`VmH~L  
o+F]80CH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %!HBPLk  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9@{=2 k  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 k}tT l 2  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 CgxGvM4  
下面就是产生这个functor的类: ^\Gukkmh}  
Hs>|-iDs(  
?loP18S b  
template < typename Actor > UP?]5x>  
class do_while_actor j 5{ "j  
  { @Z{!T)#}j  
Actor act; %*Aq%,.={  
public : ouO<un  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} blHJhB&8  
KH_~DZU*5  
template < typename Cond > 4qe!+!#$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9X%H$>s  
} ; m c q!_#{y  
Y-vLEIX=  
!hS~\+E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?Gr2@,jlD  
最后,是那个do_ G zw $M  
~4{|  
^9wQl!e ob  
class do_while_invoker WK)2/$7@  
  { IP3%'2}-  
public : ;wF 0s  
template < typename Actor > n(.U>_ P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const DuV@^qSbG.  
  { mYRW/8+g  
  return do_while_actor < Actor > (act); >56I`[)  
} OqNtTk+  
} do_; ^;[|,:8f7L  
.*_uXQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,rZp(moj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q q7+_,w  
最后来说说怎么处理break和continue ` 0}z ;&:  
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。 /Q*o6G ys0  
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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