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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5&D)W>{d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 51W\%aB  
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, B4bC6$Lg  
*>h"}e41  
p 2It/O  
wqx@/--E(  
  class filler 8G; t[9  
  { ?DzKqsS'  
public : x* *]@v"g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cod__.  
} ; r0379 _  
oFB~)}f<v  
V%g$LrLVe  
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: 6Db1mvSe  
1Y6<i8  
A6v02WG_1T  
(zIP@ H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UX}ZE.cV  
"*CQ<@+  
Vcz ExP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w{f!t8C*s  
sXDS_Q  
V0q./NuO  
8VQJUwf;  
二. 战前分析 Gu}|CFL\  
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。 Qu,W3d  
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!c RzQ  
wkOo8@J\  
6+u}'mSj8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lM`M70~  
  /* --------------------------------------------- */ _tTtq/z<  
vector < int *> vp( 10 ); Pc#8~t}2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U+>!DtOYK  
/* --------------------------------------------- */ X<dQq`kZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `CA-s  
/* --------------------------------------------- */ ^\Tde*48  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P +ONQN|  
  /* --------------------------------------------- */ :0|]cHm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -CtLL _I  
/* --------------------------------------------- */ ,l^; ZE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }R4%%)j(Vj  
jq:FDyOAW  
F$QN>wPpM  
{G&*\5W  
看了之后,我们可以思考一些问题: $"1Unu&P  
1._1, _2是什么? Aw9se"d  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 1wP#?p)c  
2._1 = 1是在做什么? h}r*   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 r CU f,)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 k,wr6>'Vt  
!`"@!  
OF J49X  
三. 动工 Kq#\P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Fka&\9i  
QH@?.Kb_qU  
/?uA{/8  
JJ`RF   
template < typename T > I4 {uw ge  
class assignment yqR2^wZ%r  
  { c]LE9<G  
T value; <wWZ]P 2]  
public : qp3J/(F  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1Z%^U ?  
template < typename T2 > B64L>7\>`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,<R/jHZP9  
} ; 0NrUB  
C1&~Y.6m  
DuX7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {`?C5<r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *'4+kj7>  
%EkV-%o*  
pxP,cS  
]D_"tQ?i  
  class holder qn) VKx=  
  { |s[kY  
public : 2yZ/'}Mw  
template < typename T > h&@ A'om~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZGO% lkZ.  
  { 8 g0By;h;  
  return assignment < T > (t); g} \$9  
} .<&o,D  
} ; aVkgE>  
NwPGH= V  
j#L"fW^GM  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: s |B  
eGcc'LBr;  
  static holder _1; F]o&m::/K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SNqw 2f5  
;[@);-9q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q)0?aL  
而不用手动写一个函数对象。 Xq:jp+WSG  
&/QdG= r+  
I~Y1DP)R  
7Nx5n<  
四. 问题分析 mp]}-bR)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 GF 4k  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 s zBlyT  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S}L$-7Ct  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 r:pS[f|4\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Mbbgsy3W  
`! ~~Wf'  
五. 问题1:一致性 v:/+Oz Y  
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?| JxI\ss?O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1 EE4N\  
3sr> ?/>:  
struct holder `;KU^dH  
  { CB V(H$d  
  // ,liFo.kT8%  
  template < typename T > w _zUA'n+  
T &   operator ()( const T & r) const ZqT8G  
  { >f)/z$ qn  
  return (T & )r; fKEZlrw  
} /$ a>f>EJ  
} ; mL\_C9k,n  
i,#j@R@.C7  
这样的话assignment也必须相应改动: 2XoFmV),F  
E|R^tETb  
template < typename Left, typename Right > 8{DZew /  
class assignment ;rwjqUDBz  
  { <X>lA  
Left l; Iw@ou  
Right r; n1 k2<BU4b  
public : K>%}m,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +5:Dy,F =  
template < typename T2 > ~V#MI@]V~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a^:on?:9  
} ; DJ&ni`  
9Q\CJ9  
同时,holder的operator=也需要改动: 4wLN#dpeEy  
iYbp^iVg  
template < typename T > NMaZ+g!t(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x<&2`=  
  { Std?p{ i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); FXLY*eRk  
} TpnJm%9`)t  
</xz V<Pi  
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。 K|n%8hRy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jhRg47A  
U(xN}Y ?  
return l(rhs) = r; RLy2d'DS  
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  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2pr#qh8  
7Iz%Jty  
template < typename Tp > d7, ZpHt  
class constant_t Hlh`d N  
  { (RXOv"''=  
  const Tp t; ~7CQw^"R@  
public : \!-IY  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _LVwjZX[  
template < typename T > 5hxG\f#}?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1co;U  
  { O_v8R7 {  
  return t; +/"Ws '5E  
} 7hV9nuW  
} ; y4N8B:j%  
]|H`?L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K)ZW1d;  
下面就可以修改holder的operator=了 h?Y->!'  
11"- taWj  
template < typename T > /#<R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I, 7~D!4G  
  { ^|^ywgK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E&;[E  
} C0f<xhp?j  
Bqcih$`BVU  
同时也要修改assignment的operator() cd&^ vQL8  
CBkI! In2  
template < typename T2 > cj[a^ ZH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } EN,PI~~F  
现在代码看起来就很一致了。 c >O>|*I  
kdgU1T@y.  
六. 问题2:链式操作 0f_+h %%=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]n\Qa   
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 9N+3S2sBx&  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =D>,s)}o3;  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 QD8.C=2R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -RLY.@'d-M  
%w$\v"^_Y  
template < typename T > D,3Kx ^  
struct result_1 s0zN#'o]  
  { E{wnhsl{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sn!E$ls3O  
} ; +6zW(Ql/  
k?bIu  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: y 4 wV]1  
"V= IG{.  
template < typename T > I ~U1vtgp  
struct   ref )7aUDsu>4  
  { *\-$.w)k  
typedef T & reference; CI#6 r8u  
} ; JJQS7,vG  
template < typename T > bHKTCPf  
struct   ref < T &> w$)NW57[|  
  { C {*' p+f  
typedef T & reference; {+3 `{34e  
} ; h]+UK14m  
*jf%Wj)0M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *+ i1m `6Q  
ia9=&Hy])  
template < typename T > z [|:HS&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JI3x^[(Z  
  { ron-v"!  
  return l(t) = r(t); DXa!"ZU  
} i-jrF6&  
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。 ,<CFjtelO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6*aU^#Hz6  
=,Zkg(M  
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 hl/) 1sOIR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: FHK{cE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X7~^D[ X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hEh` cBO  
最后的布局是: %&5PZmnW  
                Add i^SPNs=  
              /   \ w-j^jU><3  
            Divide   5 L-9 AJk>V  
            /   \ c%+_~iBUN  
          _1     3 o#Viz:  
似乎一切都解决了?不。 u]z87#4  
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。 5Ic'6AIz  
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。 @* <`*W  
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: M*-]<!))7  
+:_;K_h  
template < typename Right > KXiStwS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const FX  %(<M  
Right & rt) const &v/>P1Z G  
  { KU=+ 1,Jf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vf@toYc[E  
} iAr]Ed"9|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yno X=#`  
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。 5-RA<d#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 -`A+Qp)  
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。 8yC/:_ML  
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。 hDf!l$e.  
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? *}'3|e4w}  
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: S]Qf p,  
UrmnHc>}c  
template < class Action > ZVyJ%"(E  
class picker : public Action s/0bXM$^  
  { ;L@p|]fu  
public : O>LqpZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KIGMWS^^  
  // all the operator overloaded 0F%/R^mw  
} ; [9;[g~;E%m  
8xb({e4  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0B]c`$"aD  
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: rNoCmNm  
]p@q.P  
template < typename Right > )B9/P>c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5 D <  
  { MAc jWb~ f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ELZ@0,  
} @x@wo9<Fc  
Y M,UM>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =lmelo#m&  
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。 GD1L6kVd1  
M%#F"^8v  
template < typename T >   struct picker_maker +[` )t/   
  { m^o?{ (K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; " V4@nv  
} ; N5 b^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > pHzl/b8  
  { v[\GhVb  
typedef picker < T > result; = G>Y9Sc  
} ; ;--p/h*.  
Hbl&)!I  
下面总的结构就有了: .1f!w!ltVR  
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。 #('GGzL6c  
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。 tI<6TE'!p#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N *,[(q  
至此链式操作完美实现。 bH g 0,N  
%F87"v~  
xQ! Va  
七. 问题3 ZfibHivz  
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。 pN{XGkX.  
]$!7;P  
template < typename T1, typename T2 > w :9M6+mM^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lE8(BWzw  
  { tP89gN^PA|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }\QXPU{UVd  
} -U{!'e8YiN  
u`"Y!*[ -  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  N8)]d  
e\._M$l  
template < typename T1, typename T2 > Z~K} @  
struct result_2 EY@KWs3"H  
  { 2S//5@~_m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sWKv> bx  
} ; BKK@_B"  
mGo NT  
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? I9h{fB  
这个差事就留给了holder自己。 qOAhBZ~  
    7#j9"*  
,U~in)\ U  
template < int Order > %ed TW[C`  
class holder; .Ms$)1  
template <> R@KWiV  
class holder < 1 > w{riXOjS4  
  { k- exqM2x=  
public : t$PJ*F67M  
template < typename T > (ZP e{;L.  
  struct result_1 1U(!%},  
  { p.5 *`, )  
  typedef T & result; _6->D[dB  
} ; @9lGU#  
template < typename T1, typename T2 > *, R ~[g  
  struct result_2 ]YY4{E(9d  
  { uT Y G/O  
  typedef T1 & result; A:\_ \B%<  
} ; e 8^%}\F  
template < typename T > H'I5LYsXO~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hVdGxT]6  
  { }tJMnq/m($  
  return (T & )r;  CVZ 4:p  
} ?4t~z 1.f  
template < typename T1, typename T2 > MfraTUxIo/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 212 =+k  
  { X7SSTcA   
  return (T1 & )r1; 88}04  
} 2<*Yq 8  
} ; mhF@S@  
_)~|Z~  
template <> xR;z!Tg)  
class holder < 2 > )>]SJQ!k  
  { @h5Q?I  
public : m|[cEZxHB  
template < typename T > }mS Q!"f:  
  struct result_1 Ok phbAX  
  { h1#l12k^'  
  typedef T & result; U+ uIuhz  
} ; .:/X~{  
template < typename T1, typename T2 > ~]BR(n  
  struct result_2 )+.AgqxI  
  { <#~n+,  
  typedef T2 & result; xzRC %  
} ; 1?r$Rx<R  
template < typename T > [n +(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cGW L'r)P  
  { {XW>3 "  
  return (T & )r; 7N0m7SC  
} #Z]<E6<=9  
template < typename T1, typename T2 > -./ Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xG(:O@  
  { II.Wa&w}  
  return (T2 & )r2; ! &V,+}>)  
} e XdH)|l,\  
} ; r<*Y1;7H'  
UHDcheeRD  
R~bLEo  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 eh*F/Gu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^fM=|.?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5 d|+c<  
"H{#ib_c_  
return l(i, j) = r(i, j); `~@}f"c`u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R xWD>:  
bL5dCQxty  
  return ( int & )i; ^Cg@'R9  
  return ( int & )j; *gI9CVfQl  
最后执行i = j; 5JZZvc$au  
可见,参数被正确的选择了。 [ HjGdC  
,7e 2M@=  
'eoI~*}3WQ  
Y C}$O2  
v=H!Y";  
八. 中期总结 87nsWBe  
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: _"'-f l98*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H/ub=,Ej*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (7v`5|'0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;"%luQA<w  
J1Y3>40  
H{;8i7%  
_j<,qi  
,]?l(H $x'  
? oGmGKq  
九. 简化 EtB56FU\  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 fVBRP[,   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I3?:KVa  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: l1RFn,Tzr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {K2F(kz?T  
  +-*/&|^等 "2@Ys* e  
2. 返回引用。 Vs[!WJ 7  
  =,各种复合赋值等 !Jo.Un7  
3. 返回固定类型。 *Xd_=@L&B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O0"&wvR+5  
4. 原样返回。 i)e)FhEY6  
  operator, yDw^xGws  
5. 返回解引用的类型。 "?sLi  
  operator*(单目) E9[8th,t  
6. 返回地址。 '?!2h'  
  operator&(单目) ;"GI~p2~7  
7. 下表访问返回类型。 Q_a%$a.rV  
  operator[] Y'%_--  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?Qs>L~  
  operator<<和operator>> YCQ+9  
#D!3a%u0  
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。 fI0L\^b%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gClDVO  
[h2V9>4:  
template < typename Left > @KYmkx W  
struct value_return e3>k"  
  { YuDNm}r[  
template < typename T > ts0K"xmY\c  
  struct result_1 RbNRBK!{  
  { d_Vwjv&@/"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ({x<!5XL  
} ; w@ 2LFDp  
QfM*K.7Sl  
template < typename T1, typename T2 > v]27+/a$c  
  struct result_2 ? 5 V-D8k  
  { `24:Eg6r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N,_ej@L8  
} ; yc5n   
} ; -.WVuc`  
`+/[0B=.  
h Tn^:%(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B[MZ Pv)  
Bj7\{x,?  
下面我们来剥离functor中的operator() -nT+!3A8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3/@'tLtN  
)u&_}6z  
return l(t) op r(t) 9~mi[l~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `0Q:d'  
return op l(t) 7+u%]D!  
return op l(t1, t2) OiY2l;68  
return l(t) op j|(bDa4\  
return l(t1, t2) op ArU>./)Q  
return l(t)[r(t)] BmUzsfD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Xc5[d`]  
:<IW'  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ikRIL2Y  
单目: return f(l(t), r(t)); M+^K,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #(*WxVE  
双目: return f(l(t)); 6YU2  !x  
return f(l(t1, t2)); C5RDP~au  
下面就是f的实现,以operator/为例 uf)W? `e~  
o-Idr{  
struct meta_divide z?"5= "D  
  { HNuwq\w  
template < typename T1, typename T2 > J0p,P.G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +;[`fSi  
  { j)IK  
  return t1 / t2; n7q-)Dv_U  
} ?3z+|;t6C  
} ; 3]Lk}0atpL  
A1ebXXD )  
这个工作可以让宏来做: \a]\j Zb  
D+o.9I/{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O\KAvoQ%s  
template < typename T1, typename T2 > \ c)6Y.[).  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q%:Jmi>  
以后可以直接用 pmW=l/6+V3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ft.BfgJ$  
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 mQs'2Y6Oa  
(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。。。) JcVq%~ {M  
HIa$0g0J  
q=1SP@;\6  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 MthThsr7  
47K5[R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4l`gAE$  
class unary_op : public Rettype \]ODpi 2  
  { t2Y~MyT/  
    Left l; |b3/63Ri-0  
public : ycAQPz}=I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'qd")  
]VYl Eqe  
template < typename T > -% f DfjP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cT0g, ^&  
      { }t-r:R$,  
      return FuncType::execute(l(t)); N~ozyIP,  
    } -5ec8m8  
? sewU9*  
    template < typename T1, typename T2 > L2h+[f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Rf5  
      { QF>[cdl?8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [1UqMkXtf  
    } 6kuSkd$.  
} ; $WPN.,7  
YWZF*,4  
hB+ t pa  
同样还可以申明一个binary_op |}|;OG  
9,c>H6R7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HYH!;  
class binary_op : public Rettype ?3Fo:Z`@F  
  { 4#YklVm  
    Left l; si;]C~X*  
Right r; y d$37G|n  
public : 2Ls<OO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t]o gn(  
l&A`  
template < typename T > :gVjBF2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (os7Q?  
      { g:clSN,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '~cEdGD9H  
    } gPi_+-@  
}Tef;8d  
    template < typename T1, typename T2 > Mvh_>-i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #"M Pe4  
      { I(CI')Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,i,=LGn  
    } nJya1AH;  
} ; Z7/dRc   
{LeEnh-  
 k WtUj  
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 /YbL{G )j}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 eBV{B70k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7| T:TbY>  
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。 ^Bb_NcU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !!86Sv  
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。。。 I{PN6bn{>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1m)/_y~1 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) WI,=?~-   
下面是修改过的unary_op 80EY7#r@w  
l!=WqIZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;R!H\  
class unary_op &F}+U#H  
  { Chup %F  
Left l; |@HdTGD  
  7e<Q{aB  
public : I@ k8^  
Jq#Cn+zW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} l}2WW1b(  
a=FRJQ8S  
template < typename T > @^%_ir(  
  struct result_1 !q/lgpEi  
  { [mPdT^h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 20qVzXi  
} ; Q ?t  
dmy-}.pqN  
template < typename T1, typename T2 > k I~]u  
  struct result_2 ;" *`  
  { j#f&!&G5<&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G~L?q~b  
} ; `RcNqPY#S  
RX1{?*r]Z  
template < typename T1, typename T2 > 4g9b[y~U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \ c&)8.r  
  { <yPHdbF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +_dYfux  
} \xxVDr.  
i 8Xz  
template < typename T > ~a%hRJg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RKkI/Z0  
  { NR&9:?  
  return OpClass::execute(lt(t)); *"\Q ~#W  
} J#DcT@  
HJR<d&l;p  
} ; zYdtQjv  
i@Zj 7#e*  
B?y t%f1  
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 77d`N  
好啦,现在才真正完美了。 B7MW" y  
现在在picker里面就可以这么添加了: ] <3?=$  
1qe^rz|  
template < typename Right > %UQB?dkf$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const znO00qX  
  { dt+  4$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &R*5;/ !  
} i q:Q$z&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #cG479X"  
1cBhcYv"  
EE6|9K>  
bTGK@~  
 MK"  
十. bind Zw][c7%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 x,gE$dNzy  
先来分析一下一段例子 u^zitW!X$  
&vX!7 Y  
V )k, 9=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y32++b!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MW~B[%/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9[{>JRm.  
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。 `L#?eQ{  
我们来写个简单的。 2^#UO=ct  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l\;mP.!  
对于函数对象类的版本: Jx$#GUl#j  
|QOJ9~hxD  
template < typename Func > E 'JC  
struct functor_trait qmeml_(W  
  { ,Kf8T9z`  
typedef typename Func::result_type result_type; -wQ^oOJ  
} ; J%:/<uCmZ  
对于无参数函数的版本: 4)+IO;  
Gj19KQ1G  
template < typename Ret > a@y5JxFAy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +c8AbEewg  
  { 0nn]]B@l  
typedef Ret result_type; yCCw<?  
} ; TUUE(sLA  
对于单参数函数的版本: NS4'IR=;E!  
r`R~{;oT  
template < typename Ret, typename V1 > 2HGD{;6>v{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p;=kH{uu  
  { nH>V Da  
typedef Ret result_type; uy _i{Y|  
} ; &s^>S? L-  
对于双参数函数的版本: Ogke*qM  
%y\eBfW,/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RC{Z)M{~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aXbNDj ][  
  { B UQn+;be  
typedef Ret result_type; W0MnGzZ  
} ; 04guud }  
等等。。。 EKeh>3;?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `X<`j6zaG  
[s{r$!Gl  
template < typename Func > Y3$PQwn .P  
struct func_return dH2]ZE0V  
  { gO:Z6}3vM  
template < typename T > ^jha:d  
  struct result_1 9c^skNbS  
  { ,3]?%t0xe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; noh|/sPMD  
} ; :#w+?LA*  
$FQcDo|[  
template < typename T1, typename T2 > 7<1fKrN?GF  
  struct result_2 AX!>l;  
  { 0^}'+t,lc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dmaqXsU8q  
} ; z/0yO@_D/q  
} ; }WO9!E(  
;4kx>x*H  
te;Ox!B&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1rv$?=Z  
,.oa,sku  
template < typename Func, typename aPicker > r'd:SaU+  
class binder_1 <,@H;|mZ  
  { &*aer5?`  
Func fn; y Tw',N{  
aPicker pk; w.D4dv_H  
public : o9 i#N  
eyf4M;goz}  
template < typename T > /~Zc}o,J  
  struct result_1 ~)wwX:;B_  
  { y)p$_.YFF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EItxRHV5  
} ; 4ypRyO  
Kunle~Ro  
template < typename T1, typename T2 > &$m=^  
  struct result_2 3V/_I<y  
  { xHv|ca.E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x[PEn  
} ; q8?= *1g  
,TF<y#wed  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #u8*CA9  
0):uF_t<  
template < typename T > C|4 U78f{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nY{i>Y  
  { NokXE  
  return fn(pk(t)); Z[#I"-Q~:  
} 'f-   
template < typename T1, typename T2 > N b3I%r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~># LOT `  
  { Ql~#((K  
  return fn(pk(t1, t2)); ka2F !   
} "u(S2'DW'(  
} ; wTTTrk  
iN<(O7B;  
G-\<5]k]  
一目了然不是么? <`c25ih.4  
最后实现bind v9E+(4I9_  
&<gUFcw7Ui  
?CH?kP  
template < typename Func, typename aPicker > 0NQ7#A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {A]k%74-a  
  { W il{FcHY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u}Ei_ O<z  
} c8#T:HM|`  
GFd Z`i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZR/R'prW  
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。 ATMc`z:5T  
m !#_CQ:  
十一. phoenix F~z_>1lpP&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ulH0%`Fi  
V.;:u#{@-Q  
for_each(v.begin(), v.end(), M4TrnZ1D}  
( qs!>tw  
do_ <K.Bq]  
[ I:F'S#  
  cout << _1 <<   " , " EvwbhvA(  
] A#Xj]^-*  
.while_( -- _1), tCZpfZ@+=  
cout << var( " \n " ) `GvA241  
) tCWJSi`IJ  
); <^ #P6  
cwu$TP A>  
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: 4-y6MH  
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 RI (=HzB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t-!Rgg$9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `0yb?Nk `:  
g9DG=\*A  
\HCOR, `T  
template < typename Cond, typename Actor > r~)VGdB+  
class do_while UG6M9  
  { xe(MHNrj  
Cond cd; oz%h)#;  
Actor act;  ;e&!  
public : wX-RQ[2X  
template < typename T > myD{sE2A  
  struct result_1 1 h<fJzh  
  { 'To<T  
  typedef int result_type; 3QCMK^#Z:  
} ; ewo*7j4*  
S&n[4*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q z=yMIy=  
b![t6-f^z  
template < typename T > U8YO0}_z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LL{t5(- _  
  { +jcdf}  
  do 4w@v#H@  
    { PT mf  
  act(t); >P(eW7RL  
  } :OHSxb>[  
  while (cd(t));  q4_**  
  return   0 ; BpH|/7  
} e:qo_eSC^-  
} ; 0HjJaML  
ab{;Z 5O  
!{IC[g n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jUYF.K&  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 GXO4x|08F  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 *0O<bm  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >5c]aNcv  
下面就是产生这个functor的类: #De(*&y2  
JdtPY~k0  
<R>Q4&we(  
template < typename Actor > N vcHv7,  
class do_while_actor Hr8\QgD<4  
  { /;DjJpwf0  
Actor act; ^,Xa IP+[  
public : 60'6/3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L5/mO6;k  
#`vVg GZ&  
template < typename Cond > 7O:"~L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p[u4,  
} ; C+`xx('N9  
.XIr?>G  
EVG"._I@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ` %uK0qw"  
最后,是那个do_ S:#e8H_7m]  
Im6U_JsNZh  
Q2q| *EL  
class do_while_invoker E evw*;$x  
  { 1XCmM Z  
public : L+73aN  
template < typename Actor > 3i6h"Wu`n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \OP9_J(*  
  { _y>}#6B  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'v\j.j/i  
} ]s _@n!  
} do_; au}s=ua~i  
"tKNlHBu'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t|.Ft<c#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .W$ sxVXB  
最后来说说怎么处理break和continue 7g5@vYS+  
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。 zb>;?et;)  
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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