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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /=5YHq>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o<hT/ P  
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, X5|<qu  
l 4zl|6%  
[q/tKdo@  
3=reN6Q  
  class filler y7;i4::A\  
  { 39|4)1e  
public : H WOl79-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7g}lg8M  
} ; S+mZ.aFS0z  
CMm:Vea  
8Rgvb3u  
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: (QPfrR=J4  
^r u1QDT  
L"w% ew  
C6=P(%y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \,-t]$9  
;^9Ao>(?y  
=@ '>|-w|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6^vMJ82U  
Oie0cz:>:  
9t.u9C=!F  
{&2a H> V/  
二. 战前分析 ~w&P]L\dB  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 woctnT%"Q/  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `aj;FrF  
#}/YnVk  
:u%Jrc (W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _I$\O5  
  /* --------------------------------------------- */ 3yWu-U \k  
vector < int *> vp( 10 ); y"Fp4$qb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CCCd=s.  
/* --------------------------------------------- */ *} pl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dM%#DN8 l  
/* --------------------------------------------- */ O "jX|5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); or?@Ti;  
  /* --------------------------------------------- */ .?L&k|wX-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LciSQ R!  
/* --------------------------------------------- */ PSOW}Y|q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]SqLF!S(=  
pvCf4pf~  
o"^+i#H!  
=Kq/E De  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1o&] =(  
1._1, _2是什么? s*"Yi~  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ra="4T$va  
2._1 = 1是在做什么? gnW]5#c@  
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。 ^hG Y,\K9  
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。 NQ7 j{dJ?  
dKs^Dq  
rTBrl[&,q'  
三. 动工 ^Z?X\t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: koi QJdK  
L*;XjacI]  
r:[N#*kK  
f s8nYgv|Q  
template < typename T >  U>0' K3_  
class assignment u/`jb2eEU:  
  { -&4W0JK9  
T value; ds@w=~  
public : W<J".2D  
assignment( const T & v) : value(v) {} \,:3bY_d  
template < typename T2 > ttEQgkd`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4)'8fi  
} ; h8IjTd]z{$  
mI55vNyer  
p&B c<+3e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q.5C$I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]SNA2?q  
Sq9I]A  
6`sOhVD  
W$&kOdD!$  
  class holder 7qfo%n"  
  { f1c Q*#2~  
public : ]ne&`uO  
template < typename T > E)eRi"a46  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =[wVRQ?  
  { j@4 yRl ^  
  return assignment < T > (t); DqgYc[UGA  
} \Y)pm9!  
} ; ]+1?T)<!  
!PN;XZ~{  
!Vtt.j &4  
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: K".\QF,:  
[Z2:3*5r.  
  static holder _1; ML6V,V/e  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u{0'" jVJ  
Yjv[rH5v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I }AO_rtb  
而不用手动写一个函数对象。 ~#X,)L{y7v  
&3x \wH/_  
8 *@knkJ  
Fs^d-I  
四. 问题分析 "%O,*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。 :e-&,K  
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。 3kxI'0&T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pfj%AP:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LOY+^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (<ybst6+I  
(mq 7{ ;7y  
五. 问题1:一致性 9Y:JA]U&8  
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?| *ey<R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PP+{zy9Sb  
&1hJ?uM01  
struct holder (bfHxkR.  
  { v:s.V>{"S  
  // 4l! ^"=rh  
  template < typename T > /yHM =&Vg]  
T &   operator ()( const T & r) const Fs q=u-= :  
  { zx7*Bnu0  
  return (T & )r; zh5{t0E}C  
} Jhbkp?Zli  
} ; n7~!klF-  
lf3:Z5*&>  
这样的话assignment也必须相应改动: S5:`fo^5  
HR'r~ #j  
template < typename Left, typename Right > - #]?3*NO  
class assignment uHdrHP  
  { /p~Wk4'  
Left l; &&e{9{R  
Right r; `Q!|/B  
public : wI +oG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HjTK/x'_'L  
template < typename T2 > G!~[+B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Va"_.8n|+  
} ; XZhX%OT!  
9NwA5TP9_  
同时,holder的operator=也需要改动: zR)|%[sWwQ  
Ou IoO  
template < typename T > dbGW`_zQ4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fRo_rj _  
  { Ww*='lz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (j-[m\wF  
} iqCKVo7:M  
<Vp7G%"'W  
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。 2BOe,giy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }zVPdBRfm  
M-KjRl  
return l(rhs) = r; }9fH`C/m  
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。 d>:(>@wz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v%3mhk#  
UJkg|eu  
template < typename Tp > 0A[p3xE\  
class constant_t  D/hQ{T  
  { Xr~6_N{J  
  const Tp t; UD [S>{  
public : +M%i3A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XJnDx 09h  
template < typename T > 0j%@P[zQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <Ft6d  
  { WlP#L`  
  return t; ((rk)Q+;v  
} Y?hC/ 6$7  
} ; Ky`rf}cI>  
U:>'^tkp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z<rdxn,9  
下面就可以修改holder的operator=了 ~T<#HSR`  
-bo2"*|m  
template < typename T > YMP:T?vMVh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J) v~  
  { ''!pvxA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O!='U!X@P  
} Y-&r_s_~  
70&v`"  
同时也要修改assignment的operator() wJh|$Vn  
9"2.2li5$  
template < typename T2 > 94%gg0azp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L7mN&Xr  
现在代码看起来就很一致了。 ME~ga,|K  
bJe*J\){  
六. 问题2:链式操作 49}yw3-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1d!7GrD F  
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。 8 f%@:}H  
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。 0CI?[R\  
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。 gs 8w/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  }5bh,'  
i0,{*LD%^  
template < typename T > 4cL NPl<  
struct result_1 -h*Yd)  
  { <Hhl=6op  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; JY0t Hs  
} ; lDV8<  
:w(J=0Lt  
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: ( gO?-0  
pOD|  
template < typename T > %f\{ ]  
struct   ref !`\W8JT+  
  { Y\BB;"x1  
typedef T & reference; 7Upm  
} ; MLY19;e  
template < typename T > (}O)pqZ>  
struct   ref < T &> 3/:O8H  
  { tu77Sb  
typedef T & reference; M ! gX4  
} ; qLKyr@\'  
64s+ 0}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _baqN!N  
\l{*1lQ`  
template < typename T > wc)[r~On(5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i2.y)K)  
  { cGkl=-oQ'  
  return l(t) = r(t); CB_(9T72H  
} -QIcBzw;q  
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。 V-A^9AAPm  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zJI/j _~W  
|_F-Abk  
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 _XXK1H x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kR^7Z7+#*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yZK1bnYG|I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #i ?@S$  
最后的布局是: p$f#W  
                Add 6\ux;lksn*  
              /   \ k}ps-w6:  
            Divide   5 90sMS]a  
            /   \ \*LMc69  
          _1     3 _I~TpH^1K  
似乎一切都解决了?不。 X]cB `?vR  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ?#}=!$p  
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。 s%GiM  
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: m8 0+b8b  
)FWF T:P~  
template < typename Right > _QvyFKAM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q)#<T]~=  
Right & rt) const 6i.'S5.  
  { 8o-?Y.2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OOl{  
} `6~*kCj5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,z1# |Y  
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。 ?jqZeO#W7  
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。 *Z{$0K  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Y D.3FTNGC  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 -mY90]g  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &tWWb`  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: L%B+V;<h3  
) V@qH]  
template < class Action > {)b`fq  
class picker : public Action Maa5a  
  { *}/xy SH3  
public : (R6ZoBZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ykM#EyN  
  // all the operator overloaded 1/cb;:h>  
} ; GK&yP%Z3  
_Fz )2h,3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _KZ(Yq>SdY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: :[ITjkhde0  
t<`ar@}  
template < typename Right > Bs##3{ylu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @=;6:akz`  
  { kk~{2   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dtg Ja_  
} +uT=Wb \  
8ZIv:nO$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Rw/G =zV@2  
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。  vo::y"  
qS2%U?S7  
template < typename T >   struct picker_maker y:,{U*49  
  { y.O? c &!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BKD Wd]KEf  
} ; EXBfzK)a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7Ru0>4B  
  { %kcg#p+tE  
typedef picker < T > result; #t/Q4X +  
} ; TM"-X\e~{  
4;*V^\',9  
下面总的结构就有了: Fx@ {]  
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。 #ERn 8k  
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。 a6]!4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xO.7cSqgw  
至此链式操作完美实现。 \;?\@vo<  
uZYeru"w  
- a=yi d  
七. 问题3 c3}}cFe  
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/:5 bvA  
fC-^[Af)  
template < typename T1, typename T2 > NRl"!FSD;"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A]J^{h0 k  
  { {10ms_s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <G&v  
} QB.7n&u  
1]<!Xuk^f  
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: :1{j&$  
|`okIqp  
template < typename T1, typename T2 > J~}UG]j n  
struct result_2 =;`YtOL  
  { j~{2fd<>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wiGwN  
} ; OMZT\$9yT  
UQ8x #(`ak  
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? ~mp$P+M(%p  
这个差事就留给了holder自己。 Z\L@5.*ydE  
    q)~qd$yMS  
U<t-LF3  
template < int Order > "4`%NA  
class holder; \fhT#/0N  
template <> C1/jA>XW  
class holder < 1 > H94.E|Q\+  
  { Gw./qu-W  
public : q>[% C5  
template < typename T > % n{W  
  struct result_1 md`ToU  
  { z(WpOD   
  typedef T & result; }*'ha=`J  
} ; 3wE8y&  
template < typename T1, typename T2 > _y9P]@Q7%  
  struct result_2 6:,^CI|@ t  
  { ["F,|e{y$  
  typedef T1 & result; Ig<p(G.;}  
} ; hkJZqUA  
template < typename T > ]'Yw#YB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f*],j  
  { DSC4  
  return (T & )r; 5avO48;Vc  
} @QG1\W'  
template < typename T1, typename T2 > s]c$]&IGG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CiuN26>  
  { <<6w9wNon  
  return (T1 & )r1; {wP|b@(1t  
} {9".o,  
} ; \zU5G#LQ  
>#?: x*[  
template <> L_mqC(vn  
class holder < 2 > 9C;Y5E~'L  
  { a1SOC=.M;  
public : 05B+WJ1  
template < typename T > ^kvH/Y&  
  struct result_1 P@YL.'KU)  
  { #&83;uys  
  typedef T & result; od1omYsR  
} ; 1omvE9 %zM  
template < typename T1, typename T2 > SAh054/St  
  struct result_2 ]?(F'&  
  { #<Nvy9  
  typedef T2 & result; HY;?z `=  
} ; oh~ vo!  
template < typename T > K9Xd? ]a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *\KvcRMGUa  
  { SRN9(LN  
  return (T & )r; !`[I>:Ex  
} ZT8J i?_n  
template < typename T1, typename T2 > PbUcbb17  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /}`/i(k  
  { |.O!zRm  
  return (T2 & )r2; t* vg]Yc  
} %K'*P56  
} ; 4c[)}8\  
=8p+-8M[d  
yj'' \  
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> >。 QYfAf3te  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?w37vsN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qzt2j\v  
cJ##K/es  
return l(i, j) = r(i, j); _:X|R#d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !Vr45l  
&U$8zn~[k  
  return ( int & )i; ;%7XU~<a  
  return ( int & )j; YD46Z~$  
最后执行i = j; #VdI{IbW  
可见,参数被正确的选择了。 &lPBqw  
x)VIA]  
.\~P -{Hd  
w}W@M,.^  
R^yZG{?t  
八. 中期总结 8jjk?PUD8  
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: dD^_^'i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mE^tzyh  
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>R;~ o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1%hM8:)i_  
o%+A<Ri  
ECS<l*i57&  
n `m_S  
827)n[#%|  
c[h'`KXJf-  
九. 简化 qXB03}] G  
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。 yxCM l.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "6E1W,|{  
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: l|vWeBs  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^3WIl ]  
  +-*/&|^等 A&|Wvb=  
2. 返回引用。 mI7rx`4H  
  =,各种复合赋值等 F9k I'<Q  
3. 返回固定类型。 jTd4H)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mo|PrLV  
4. 原样返回。 ?)?IZ Qj  
  operator, Ufaqhh  
5. 返回解引用的类型。 JA?,0S  
  operator*(单目) Siz!/O!'  
6. 返回地址。 Bbl)3$`,  
  operator&(单目) "#-Nqq  
7. 下表访问返回类型。 6bbZ<E5At  
  operator[] .7pGx*WH^Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x2j /8]'o  
  operator<<和operator>> *R_'$+  
$Yx6#m}[M  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 nr<WO~Xw~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {?EEIfg  
Z:_m}Ya|  
template < typename Left > y wW-p.  
struct value_return i{ t TUA  
  { W{fULl  
template < typename T > M^j<J0(O  
  struct result_1 E8T"{ R80  
  { 5,HCeN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z:Xj_ `p  
} ; Bs+c2R  
u<l# xud  
template < typename T1, typename T2 > hmK8j l<6  
  struct result_2 CRZi;7`*1  
  { G 2%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T&9`?QD  
} ; >DDQ'W!  
} ; 5TXg;v#Z  
b@=z rhQ  
98ca[.ui  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R&6n?g6@/V  
*'Z-OY<V  
下面我们来剥离functor中的operator() O24Jj\"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r_4T tP&UW  
kRmj"9oA  
return l(t) op r(t) )-0[ra]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +?qf`p.{  
return op l(t) ?Wwh _TO  
return op l(t1, t2) >j&1?M2C  
return l(t) op (N,nux(0k  
return l(t1, t2) op Jzk!K@  
return l(t)[r(t)] pU M&"V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4Z*|Dsw  
@Ppo &>  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: zLh Fbyn(  
单目: return f(l(t), r(t)); 0r1g$mKb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2*+ 3Rr J  
双目: return f(l(t)); fCLcU@3W?  
return f(l(t1, t2)); >OT \~C  
下面就是f的实现,以operator/为例 P?uf?{  
K6E}";;  
struct meta_divide zCBplb  
  { /E)9v$!  
template < typename T1, typename T2 > i#k-)N _$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -<6v:Z  
  { xFOBF")  
  return t1 / t2; ])C>\@c6Gm  
} ~u! gUJ:  
} ; Z+0?yQ=%  
G=1m] >I8  
这个工作可以让宏来做: [ dGO,ndE  
UIn^_}jF`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Yr+d1(  
template < typename T1, typename T2 > \ T: U4:"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .vK.XFZ8R  
以后可以直接用 q?yMa9ZZky  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IK3qE!,&U  
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 JPLI @zX^  
(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。。。) 3x![ 8 x  
prUHjS  
!Vb,zQ  
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 ^1.7Juvb  
<^Nk.E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ' X}7]y  
class unary_op : public Rettype ^T{8uJ'kn  
  { l]$40 j  
    Left l; Ae6("Oid  
public : [.a;L">  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -Un=T X  
p'80d:  
template < typename T > dhW<p 5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  \dTQQ  
      { }'TTtV:Q  
      return FuncType::execute(l(t)); dgslUg9z3g  
    } pisB,wP$2  
3%2jwR  
    template < typename T1, typename T2 > .uKx>YB}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n$YE !D'  
      { =53b Lzr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V!xwb:J  
    } 5DOE3T`^Oc  
} ; lbS?/f  
]~8v^A7u  
]`d2_mu  
同样还可以申明一个binary_op G'9{a'  
Q&PB]D{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %[ /<+  
class binary_op : public Rettype } L <,eV  
  { FsY(02  
    Left l; UiIF6-ZZ!  
Right r; q@kOTkHv)  
public : Sdx Y>;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VgMP^&/gZ  
0[)VO[  
template < typename T > i3PKqlp.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s}ADk-7  
      { vCb]%sd-U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  M6Pw /S!  
    } ;'HF'Z  
8%ik853`  
    template < typename T1, typename T2 > 2xn<E>]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RqLNp?V%  
      { LeHiT>aX!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8bOT*^b$H  
    } NR4Jn?l{  
} ; a4&:@`=  
Uo6(|mm  
VE]6wwV2  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 -=)-sm'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S;=_;&68?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I60DUuF  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k)":v3 ^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -;pOh;WG  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ntGq" o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2\0Oji\6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [se^.[0,  
下面是修改过的unary_op wqy ^8N[K]  
%l7fR}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *eUc.MX6x  
class unary_op  KG8W8&q  
  { =_PvrB2'  
Left l; )X5(#E  
  4o5i ."l  
public : Ld(NhB'7  
|RhM| i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /IR#A%U  
E>pVn2|  
template < typename T > 6>DLp}d  
  struct result_1 ]V<-J   
  { S~3\3qt$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3t(c_:[%  
} ; Rj6|Y"gq9  
Hk;-5A|9  
template < typename T1, typename T2 > 6 h'&6  
  struct result_2 f z}?*vPW  
  { @`|)Ia<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <1@ (ioPH  
} ; nQ=aLV+'  
\##5O7/1  
template < typename T1, typename T2 > AyVrk 8G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pn\V+Rg'  
  { HI!4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CMl~=[foW  
} T PYDs+U  
Q_O*oT(0  
template < typename T > ZK !A#Jm{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6E^~n  
  { *H2]H @QHN  
  return OpClass::execute(lt(t)); g1|w?pI1  
} ;/sHWI f+Z  
3?E}t*/  
} ; ai^|N.!  
P} r)wAt  
4~|<` vqN  
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 ,rO[mNk9@  
好啦,现在才真正完美了。 GAl+Zg##  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1;wb(DN*c  
qO()w   
template < typename Right > ;pZ[|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `&*bM0(J  
  { TlRk*/PlJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b{&FuvQg2  
} -:`V<   
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。 <Ar$v'W=F{  
` }8&E(<  
!O)qYmK]|  
Ade }g'  
(:sZ b?*  
十. bind  MCnN^  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 n1J]p#nCa.  
先来分析一下一段例子 h-XY4gq/  
KoHGweKl#  
IXq(jhm8bL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }ug xN0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M-MKk:o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @ 4UxRp6+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 m*n5zi|O  
我们来写个简单的。 VLI'    
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a5?8QAO~r  
对于函数对象类的版本: Ly #_?\bn  
GozPvR^/  
template < typename Func > BIMKsF Zt  
struct functor_trait 8ws$k\>  
  { s3 B'>RG}  
typedef typename Func::result_type result_type; Oh; Jw  
} ; gH7z  
对于无参数函数的版本: !I8f#'p  
|>1hu1  
template < typename Ret > ~`cwG` 'N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #R5U   
  { k`VM2+9h'^  
typedef Ret result_type; \N6\v5vh  
} ; I:=dG[\h2  
对于单参数函数的版本: l]!B#{  
}iww:H-1  
template < typename Ret, typename V1 > :tj-gDa\Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > H^AE|U*-G  
  { X0$@Ik  
typedef Ret result_type; 6mPm=I[oh  
} ; Uems\I0  
对于双参数函数的版本: r`M6!}oa  
Zi ESlf$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > q]c5MlJXF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > N4{nG,Mo]  
  { w1^QD^KnH  
typedef Ret result_type; jna;0)  
} ; _D;@v?n6!O  
等等。。。 U@-2Q=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -_0?_Cb  
WlVl[/qt  
template < typename Func > FxW&8 9G  
struct func_return %J7UP4  
  { `jsEN ;<  
template < typename T > H3KTir"on  
  struct result_1 $dg9z}D  
  { l*}FXL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B!S167Op  
} ; _elX<o4  
6 "gj!/e  
template < typename T1, typename T2 > /iQ(3F  
  struct result_2 `DW2spd  
  { -,# +`>w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PlxIf  L  
} ; ff2d @P,!  
} ; 0!GAk   
xBM>u,0.F  
fg*@<'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |%7cdMC  
f@ `*>"  
template < typename Func, typename aPicker > +pmu2}E.3  
class binder_1 )b4$A:  
  { 6(V /yn ~  
Func fn; ;y>a nE}n{  
aPicker pk; L8$1K&!  
public : 2Aq~D@,9=:  
a \5FAkI  
template < typename T > @4GA^h  
  struct result_1 $95~5]-nh  
  { D]03eu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @w9{5D4  
} ; xTV{^=\rS  
'+y_\  
template < typename T1, typename T2 > |Ul,6K@f"5  
  struct result_2 E1V^}dn  
  { dJuD|9R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x~DLW1I  
} ; lU4}B`#"v  
=t0tK}Y+4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ud%s^A-qS  
m@G i6   
template < typename T > +OaUP*\Dd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A#@_V'a8  
  { 4vZ4/#(x  
  return fn(pk(t)); hwnJE958L  
} p3951-D  
template < typename T1, typename T2 > Gwec 4D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B;#J"6w  
  { 8/%6@Y"Y*  
  return fn(pk(t1, t2)); sH#X0fG  
} -yH,5vD  
} ; _k66Mkd#b  
':h =*v8a  
UmU:j@ xvg  
一目了然不是么? a$11PBi[9  
最后实现bind .8gl< vX  
&m^@9E)S/  
fC-P.:F#I  
template < typename Func, typename aPicker > 0JyVNuHn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Jl<ns,Zg  
  { fL*T3[d  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j f~wBm d7  
} 2B1xUj ]  
e)^j+ l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #$ thPZ  
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。 a|j%n  
oDB`iiBXQ  
十一. phoenix @I3eK^#|P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G7LIdn=  
f{#j6wZM  
for_each(v.begin(), v.end(), (K..k-o`.  
( _wDS#t;!M  
do_ L{{CAB!  
[ AI ijCL  
  cout << _1 <<   " , " n]Li->1  
] I~* ? d  
.while_( -- _1), H U+ I  
cout << var( " \n " ) ,Ds.x@p  
) 1=}qBR#scY  
); h11.'Eej`  
+/{L#e>   
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: X"MU3]  
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 !c#]?b%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @p=AWi}\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J%C#V}z7E  
*>8ce-PV  
(7FW9X;  
template < typename Cond, typename Actor > /'.=sH  
class do_while tB7}|jC  
  { 9O*_L:4o  
Cond cd; uGN^!NG-0  
Actor act; m} ?rJ  
public : >JwLk[=j  
template < typename T > {LzH&qu  
  struct result_1 PCrU<J 7  
  { FCj{AD  
  typedef int result_type; $ <8~k^  
} ; SO\/-]9#  
fl\aqtF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yF._*9Q3hK  
B?rSjdY4  
template < typename T > (h-*_a}F4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d%@~mcH>  
  { Joe_PS  
  do >O9o,o/6R  
    { U:6W+p8  
  act(t); T\s)le  
  } "L&'Fd@ZU  
  while (cd(t)); 1SIq[1  
  return   0 ; RkeltE~u  
} |C%Pjl^YkV  
} ; 3oZ=k]\  
=QJRMF  
H5cV5E0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %?C8mA'w  
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。 s MN*RKer  
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。 ZSy?T  
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。 >kZ57,  
下面就是产生这个functor的类: x"P);su  
,tH5e&=U01  
X@)z80  
template < typename Actor > iZ3W"Vd`b  
class do_while_actor M@1r:4CoKH  
  { yqXH:757~  
Actor act; YNrp}KQ  
public : h4pTq[4*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q_W0/Ki8  
spofLu.  
template < typename Cond > dBV7Te4L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \qvaE+  
} ; )QagS.L{z  
Si 9Z>MR  
H=g.34  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [[~w0G~1  
最后,是那个do_ "P@>M)-9Z  
j;_c+w!P  
w6dFb6~R  
class do_while_invoker |]Z:&[D]i  
  { ;;$#)b  
public : /y7M lU9  
template < typename Actor > Z}A%=Z\/3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kPBV6+d~  
  { y %$O-q  
  return do_while_actor < Actor > (act); r,goRK.  
} <!$:8ls  
} do_; $uui:wU%Q  
;R=.iOn  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X0;4_,=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GsbAlNP  
最后来说说怎么处理break和continue plu$h-$d  
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`/+,<  
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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