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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %/H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bgd1j,PWbW  
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, B_[^<2_  
<3QE3;4  
G1Cn[F;e  
}0T1* .Cz  
  class filler i+&*W{Re  
  { =@m|g )  
public : .h^."+TJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +EcN[-~  
} ; Od'!v&  
] w FFGy  
9[|Ql  
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: MOyQ4<_  
un[Z$moN"  
#5T+P8  
L^ VG?J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <!&&Qd-d6H  
a Kb2:1EQ  
A1p;Ye>o~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JLRw`V,o7  
NrTQ}_3)  
:?{ **&=  
VuFH >8n  
二. 战前分析 Fk>/  
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。 K.] *:fd  
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 O~B iqm  
7vV3"uns  
`7Ni bZX0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dKw* L|5  
  /* --------------------------------------------- */ B5!$5 Qc  
vector < int *> vp( 10 ); 0?ZJJdI3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j ij:}.d6  
/* --------------------------------------------- */ dapQ5JT/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {y'c*NS  
/* --------------------------------------------- */ H;}V`}c<`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K%>uSS?  
  /* --------------------------------------------- */ 9xC,i )  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZYrXav<  
/* --------------------------------------------- */ -.1x!~.jX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (eN\s98)/  
w@ 4q D  
u A:|#mO  
iU{F\>  
看了之后,我们可以思考一些问题: ycRy! 0l  
1._1, _2是什么? dV8mI,h  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 !tFs(![  
2._1 = 1是在做什么? vKDRjrF-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Se* GR"Z+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 _5.^A&Y*  
W=o90TwbN  
}V?SedsY  
三. 动工 6.2_UN^<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d)(61  
X<_(gg  
I* \o  
'6fMF#X4F  
template < typename T > Q,Hw@w<1  
class assignment {Os$Uui37\  
  { h{yqNl  
T value; goeWZO  
public : z![RC59 S  
assignment( const T & v) : value(v) {} BM1uZJ0  
template < typename T2 > S?*v p=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N|T%cdh:/  
} ; H |Z9]+h)7  
t*82^KDU  
#5N#^#r"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .ev'd&l.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^$24231^  
Io{)@H"f  
;4Y@xS2M  
_NA0$bGN9  
  class holder GrW+P[j9  
  { .#6Dad=S*  
public : AIF?+i%H}  
template < typename T > fEWS3`Yy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r~z-l,  
  { sbrU;X_S  
  return assignment < T > (t); x;l\#x/<  
} "ZNiTND  
} ; P(d4~hS  
)Rn}4)9!iT  
7:I` ~ @m  
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: j{IAZs#@>  
,-&ler~[  
  static holder _1; VieC+Kk  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C 6ZM#}I$l  
T#Qn\ 8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); { o=4(RC  
而不用手动写一个函数对象。 nfq  
QSW62]=vV  
s9PD[u/y  
S`BLwnU`#  
四. 问题分析 ~C{d2i  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 C#`eN{%.YT  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3lqR(Hh3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &eG,CIT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z TWbe  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gd R wh  
gXZ.je)NM  
五. 问题1:一致性 (!&cfabL  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| h-=3 b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h)"PPI  
+#}I^N  
struct holder iJk`{P_  
  { 0 ML=]  
  // ^!L'Ao y;E  
  template < typename T > 8xs[{?|:  
T &   operator ()( const T & r) const lV: R8^d  
  { <- Q=h?D  
  return (T & )r; znw\Dn?g  
} DF-`nD  
} ; ~z$vF  
 57Q^ "sl  
这样的话assignment也必须相应改动: h!?7I=p~#  
3XYCtp8  
template < typename Left, typename Right > +u#;k!B/>  
class assignment ,OsFv}v7  
  { YgNt>4K  
Left l; ^]3Y11sI  
Right r; rP>iPDf  
public : 5m!FtHvm1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cb7f-Eag  
template < typename T2 > G4vXPx%a8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A,{X<mLFb  
} ; <f&z~y=  
XMd-r8yYr  
同时,holder的operator=也需要改动: N W :_)1  
oJ\UF S  
template < typename T > NDEltG(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .$y}}/{j?[  
  { d&4]?8}=.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -Mx"ox  
} !Low%rP  
q{HfT d  
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。 $NC1>83  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q0i.gEwe  
iY1%"x  
return l(rhs) = r; H'Bor\;[>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ol1[o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fpJM)HU  
5:6as^i:b  
template < typename Tp >  AC@WhL  
class constant_t Gkv<)}G  
  { K9B_o,  
  const Tp t; ?2zVWZ  
public : A9' [x7N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :p0|4g  
template < typename T > :'9%~q.D4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HpSmB[WF  
  { o?$kcI4  
  return t; ]ppi962Z  
} +dw$IMwb  
} ; !'o5X]s  
\Y&*sfQ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `,gGmh  
下面就可以修改holder的operator=了 CB{% ~  
="<5+G  
template < typename T > 6!bp;iLKy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WeNx9+2=Z  
  { s+&Ts|c#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e>vV8a\  
} ?piv]Z  
Ca?5bCI,  
同时也要修改assignment的operator() 4bLk+EY4A  
7pMQ1- (  
template < typename T2 > ^-?5=\`5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WPi^;c8  
现在代码看起来就很一致了。 NWWag}  
<`,pyvR Kv  
六. 问题2:链式操作 1ThONrxu  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9v>BP`Mg  
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。 v-M3/*  
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。 86igP  
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。 yQ5&S]Xk$$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^j&'2n@ 9a  
VN`T:!&  
template < typename T > =67dpQ'y  
struct result_1 2 g5Ft  
  { 0vOt. LC/S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bh9rsRb}O  
} ; 5ws|4V  
u=NpL^6s<  
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: v$c*3H.seM  
I{Hl2?CnI,  
template < typename T > ReE-I/n8f  
struct   ref PkA_uDhw  
  { ,0 +%ji^V  
typedef T & reference; pwo5Ij,~q  
} ; Q WVH4rg  
template < typename T > V ;Kzh$^rk  
struct   ref < T &> q>:>f+4  
  { B;xw @:H  
typedef T & reference; .2?tx OKh  
} ; \l!^6G|c  
G{$(t\>8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %zj;~W;qPH  
0sq?;~U  
template < typename T > _=W ^#z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #?%akQ+w  
  { C"l_78  
  return l(t) = r(t); fy|ycWW>8  
} l{oAqTN  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 vlYDhjZk#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 46(Vq|  
*zoAD|0N  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9F+i+(\,b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )o!y7MTl  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Mda~@)7$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5Pmmt&#/Z  
最后的布局是: p\lS ) 9  
                Add @ k+Z?Hp  
              /   \ 9>~UqP9  
            Divide   5 9^l[d<  
            /   \ Mf0!-bu  
          _1     3 s@C KZ`  
似乎一切都解决了?不。 d>"t* >i]>  
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。 'VA\dpa{J  
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。 ;)Rvk&J5  
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: tBEZ4 W>67  
w)I!q&`Y  
template < typename Right > Qx,?v|Xg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :x e/7-  
Right & rt) const \(UEjlo  
  { `>:ozN#)\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7{=<_  
} Kj[X1X5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &.k'Dj2hf  
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:NEK`>i  
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。 I#(D.\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。 SI_{%~k*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。 9G(.=aOj,  
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? pQ0yZpN%;  
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: ;)ff Gg>  
F 7+Gt Ed  
template < class Action > 3UeG>5R  
class picker : public Action 0ZQ|W%tS  
  { SF*! Z2K  
public : U85t !U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *yAC8\v  
  // all the operator overloaded M7vc/E}]n  
} ; /|] %0B  
MsOO''o  
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。 x#yL&+'?Mj  
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: Alh"G6  
`X?l`H;#  
template < typename Right > %XGwQB$zk8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IQ$l!)  
  { xQs2 )  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E"k\eZns&  
} C:/ca)  
)mO|1IDTN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *LJN2;  
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。 ,2u-<8  
CFD& -tED&  
template < typename T >   struct picker_maker Z[8{V  
  { $x;wnXXXM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~X;r}l=k<  
} ; Qz&I~7aoyV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > GIQ/gM?Pv  
  { Q1V4bmM  
typedef picker < T > result; =g' 7 xA  
} ; \2i4]V  
|x3&#(Tf  
下面总的结构就有了: *1iJa  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 "^~f.N  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]t_AXKd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |;{^Mci%  
至此链式操作完美实现。 c>d+q9M  
`.nkC_d  
jeMh  
七. 问题3 #: L|-_=a  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 '7[{ISBXU  
En 3Q%  
template < typename T1, typename T2 > @TC_XU)&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :av6*&+  
  { c_a*{L|c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Bn*D<<{T  
} `/ix[:}m^  
Fs_V3i3|L  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: J!%Yy\G  
Lu}oC2  
template < typename T1, typename T2 > @u3K.}i:g  
struct result_2 |0n h  
  { l epR}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y ~RPspHW  
} ; n5"rSgUtE  
2-nL2f!a{p  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 2;.7c+r0  
这个差事就留给了holder自己。 HB`u@9le  
    c ;`  
7 }(LO^,A  
template < int Order > oH!sJ&"#_  
class holder; 4 W}8?&T  
template <> 4%2QF F @  
class holder < 1 > (.7_`T6QG  
  { 9ET2uDZpL  
public : <QT u"i  
template < typename T > ,6PV"E)_  
  struct result_1 Y TxUKE:  
  { Rj9ME,u  
  typedef T & result; 0wXfu"E{  
} ; ^Qz8`1`;Z  
template < typename T1, typename T2 > vjaIFyj  
  struct result_2 GEfX,9LF&  
  { ?rXh x{vD  
  typedef T1 & result; 3(%hHM7DM  
} ; !cT#G  
template < typename T > N5csq(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MzYTEe&-L  
  { K$(&Qx}  
  return (T & )r; 3WS`,}  
} "t~I;%$[  
template < typename T1, typename T2 > h>$,97EU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ' ^gF  
  { hFuS>Hx  
  return (T1 & )r1; ovzIJbf  
} +pc_KR  
} ; wA) NB  
Ps Qq ^/  
template <> 3Gf^IV-  
class holder < 2 > A_T-]YQ  
  { c`mJrS:  
public : b_cnVlN[  
template < typename T > J7t5 B}}  
  struct result_1 #*#4vMk<  
  { +[`N|x<  
  typedef T & result; )mxY]W+  
} ; enlk)_btp  
template < typename T1, typename T2 > d /&aC#'B  
  struct result_2 u-Ct-0  
  { vlIet$ k  
  typedef T2 & result; rX%#Q\0h  
} ; -% PUY(  
template < typename T > =A9>Ej/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *aS|4M-  
  { xeo;4c#S5  
  return (T & )r; A2 qus$  
} 8,=Ti7_  
template < typename T1, typename T2 > 4z Af|Je  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EonZvT-D=  
  { k!t5>kPSQ  
  return (T2 & )r2; nVw]0Yl  
} REB8_H"  
} ; ?(>7v[=iT  
-r]s #$  
-'3vQXj&  
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> >。 #B"ki{Se*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: COc1np  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s ,\w00-:  
$$<9tqA  
return l(i, j) = r(i, j); R}Uv i9?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RW48>4f/+  
F*>:~'%  
  return ( int & )i; uf\Hh -+p  
  return ( int & )j; >},O_qx  
最后执行i = j; t= "EbPE  
可见,参数被正确的选择了。 ^v*ajy.>  
6Bmv1n[X^h  
}lML..((1  
7'7bIaJk  
3 l->$R]  
八. 中期总结 +che Lc  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~xGWL%og  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 HcUivC  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 39S}/S)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ii2X7Q  
a2v UZhkR  
KCq qwGM  
,;;M69c[ x  
`x~k}  
p*_g0_^  
九. 简化 HGfYL')Z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +VDwDJ)lG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dP T)&  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: f|WNPFQ$x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'SY jEhvw  
  +-*/&|^等 n7 4?W  
2. 返回引用。 B RG1/f d  
  =,各种复合赋值等 %Gl,V5z&  
3. 返回固定类型。 Y<:%_]]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ktU98Bk]  
4. 原样返回。 ?{\8!_Gvsl  
  operator, u3Z*hs)Z%  
5. 返回解引用的类型。 6vro:`R ?  
  operator*(单目) ruS/Yh  
6. 返回地址。 })T}e7>T  
  operator&(单目) ]2QZ47  
7. 下表访问返回类型。 Y~dRvt0_w  
  operator[] )M#~/~^f+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <d# 9d.<  
  operator<<和operator>> (3 8.s:-  
?(*KQ#d  
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。 @7 &rDZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {F6hx9?  
TGdD7n&Ehh  
template < typename Left > (NOAHV0H  
struct value_return (-(,~E  
  { 6|X  
template < typename T > DG O_fR5L  
  struct result_1 g}{Rk>k  
  { u Zz^>* b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z$X2*k6PK  
} ; 37?%xQ!  
?T7`E q  
template < typename T1, typename T2 > Lx8 ^V7 X  
  struct result_2 }di)4=U9  
  { PQWo<Uet  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jeN_ sm81b  
} ; ?CAP8_  
} ; Jh{(xGA  
^TVica  
#E5Sc\,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8'Xpx+v  
& oZI. Qeo  
下面我们来剥离functor中的operator() 9Wb9g/L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: , =IbZ  
QL-((dZ<  
return l(t) op r(t) `XP]y=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _Z#yI/5r  
return op l(t) )6PZ.s/F6p  
return op l(t1, t2) bnWIB+%_  
return l(t) op ^> .?k h9z  
return l(t1, t2) op t# &^ -;  
return l(t)[r(t)] "%D+_Yb'X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c;Hf+n  
mc?5,oz;pz  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: A~\:}P N  
单目: return f(l(t), r(t)); 2fO ~%!.G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *1ekw#'  
双目: return f(l(t)); W |G(x8  
return f(l(t1, t2)); 28d:  
下面就是f的实现,以operator/为例 .oO_x>  
=9i:R!,W  
struct meta_divide p!AQ  
  { 2!~ j(_TA  
template < typename T1, typename T2 > 2etcSU(y>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &1F)/$,v  
  { _{_LTy%[  
  return t1 / t2; {b<p~3%+Hc  
} r5(OH3  
} ; `dMOBYV  
g`y >)N/  
这个工作可以让宏来做: }LM^>M%  
(5_l7hWY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uWG'AmK_#E  
template < typename T1, typename T2 > \ isj<lnQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NlU:e}zGR  
以后可以直接用 16keCG\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) r}WV"/]p  
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 8niQG']  
(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。。。) }z,4IHNn  
B:n9*<v(  
$A7[?Ai ?  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ='pssdB  
M86v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :)q/8 0@  
class unary_op : public Rettype r*>XkM& M  
  { y{? 6U>_  
    Left l; hDl& KE  
public : NjdAfgA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -J:](p  
@H@&B`Kd  
template < typename T > ?T$i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _q)`Y:2  
      { n~8-+$6OR  
      return FuncType::execute(l(t)); 'ujt w:Z:  
    } udqGa)&0  
I> =7|G  
    template < typename T1, typename T2 >  |}QDC/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4L^KR_h/  
      { bV@53_)N2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~~;fWM '  
    } !!o 69  
} ; UQPd@IVu6  
u&STGc[  
~Msee+ZZ :  
同样还可以申明一个binary_op rP2^D[uM.  
MGX,JW>L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :?@d\c '  
class binary_op : public Rettype y:iE'SRRK6  
  { 5;>M&qmN  
    Left l; Z&s+*& TM  
Right r; ;T"}dJel#  
public : 6IPhy.8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} za<Ja=f9X  
pk}*0Y-  
template < typename T > T d4/3k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KVtnz  
      { T_[W=9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AcrbR&cvG  
    } "0`r]5 5d  
n6O1\}YB  
    template < typename T1, typename T2 > C(}9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HpDU:m  
      { ~b3xn T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); G/Kz_Y,  
    } | (v/>t  
} ; ? 4qN>uW=  
qk~QcVg  
viD+~j18  
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 , *e^,|#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8BE OE<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RW,ew!Z  
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。 z\_q`43U7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $SG^, !!&A  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 qq[2h~6P]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }!Qo wG   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .3{S6#  
下面是修改过的unary_op M[Y|$I}  
9w11kut-!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /'TzHO9_`  
class unary_op WYRTt2(+%  
  { v^[tK2&v  
Left l; 9s73mu`Twg  
  0AJ6g@ t[  
public : z ]o&^Q  
]'~'V2Ey  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^zs CF0  
u-OwL1S+  
template < typename T > eU@yw1N  
  struct result_1 -CtA\< 7I  
  { .N_0rPO,Kw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *S~. KW[  
} ; w]tv<U={  
Eqp?cKrji  
template < typename T1, typename T2 > Mr2dhSQ !  
  struct result_2 Fdm7k){A  
  { BxG0vJN|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aNn< NW  
} ; |WXu;uf$.u  
>5/dmHPc  
template < typename T1, typename T2 > o[+1O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v :6`(5  
  { $'L(}gNv5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $aE %W? \  
} lk6mu  
<~"qz*_  
template < typename T > T-fW[][&$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vfg144FG'  
  { @,M!&l  
  return OpClass::execute(lt(t)); =<`9T_S 16  
} o6xl,T%  
q$:T<mFK$  
} ; Xa[gDdbL  
5SR 29Z[  
hP3I_I[qF}  
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 t.lm`=  
好啦,现在才真正完美了。 g@MTKqs  
现在在picker里面就可以这么添加了: u6t.$a!5  
>I]t |RT])  
template < typename Right > VH#]67  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {-Yp~HQF  
  { qFe|$rVVIl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .Ks&r  
}  $Jb+}mlT  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~`T(mh',  
S@N&W&W#~  
<\X4_sdy  
LtejLCf/  
WZ6!VE {  
十. bind _)2N Fq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 z)43+8;  
先来分析一下一段例子 7" Dw4}T  
C*kZ>mbc  
[rqq*_eB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *|_u~v:)|5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >,uof?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >/5D/}4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ;`X-.45  
我们来写个简单的。 kl3#&>e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5T8X2fS:  
对于函数对象类的版本: 1tQZyHc42;  
#3kR}Amow  
template < typename Func > 2}~1poyi>  
struct functor_trait ',m,wp`  
  { `j_R ?mY  
typedef typename Func::result_type result_type; gOgG23 x  
} ; Qi6vP&  
对于无参数函数的版本: N5%~~JRO  
o)"}DeV$&  
template < typename Ret > zr84%_^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2ZIf@C{P.  
  { 6$fC R  
typedef Ret result_type; 'qQ DM_+  
} ; #\%Gr tM  
对于单参数函数的版本: yq6!8OkF  
W%0-SR  
template < typename Ret, typename V1 > 3w!oJB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7D9R^\K  
  { oUltr  
typedef Ret result_type; -7m;rD4J  
} ; ;PG'em  
对于双参数函数的版本: e!eWwC9u  
d 'x;]#S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Dih~5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =E4nNL?  
  { ~g1@-)zYxK  
typedef Ret result_type; eA{,=, v)  
} ; z_A%>E4  
等等。。。 3Y=T8Gi#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 47$JN}qI0  
O!Mm~@MoA  
template < typename Func > {'>X6:  
struct func_return GN=F-*2  
  { K8284A8v  
template < typename T > 1D=My1B  
  struct result_1 +/x|P-  
  { ~X`vRSrH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .Ddl.9p5  
} ; ]r|.\}2Y7  
\f /<#'  
template < typename T1, typename T2 > d=lZhqY  
  struct result_2 &W.tjqmw  
  { Jv7 @[<$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UT[KwM{y  
} ; L d#  
} ; c!w4N5aM  
tkNuM0  
yKDg ~zsh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P d*}0a~  
MzJ5_}  
template < typename Func, typename aPicker > $JX_e  
class binder_1 ]*):2%f  
  { 5 0~L(<  
Func fn; QD\S E  
aPicker pk; IXd&$h]Lq  
public : xo^_;(;  
Nm\I_wjX  
template < typename T > @jwUH8g1  
  struct result_1 n6|}^O7  
  { #;?z<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y6:=2(]w<p  
} ;   ;h  
C_'Ug  
template < typename T1, typename T2 > ;'=!Fv  
  struct result_2 ?P"ht  
  { mnu7Y([2>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W-Hw%bwN/q  
} ; VZ_ 4B *D  
J5|Dduv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T*A_F [  
)O2^?Q quS  
template < typename T > = @ph  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IybMO5Mwn  
  { n %"s_W'E  
  return fn(pk(t)); C7qbofoV  
} zFQxW4G  
template < typename T1, typename T2 > wPqIy}-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B;7L:  
  { aEX+M57k~  
  return fn(pk(t1, t2)); f}XUxIQ-<  
} tLV9b %i(  
} ; `<\AnhNW]I  
.F 3v)  
.&}}ro48  
一目了然不是么? 9^Wj<  
最后实现bind 5F <zW-;  
7b'XQ/rs  
`n5|4yaG~  
template < typename Func, typename aPicker > 5^P)='0*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w6#hsRq[C  
  { i ]F,Y;&|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /=Q7RJ@P  
} D ZLSn Ax  
Cww$ A %}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _W?}%;  
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。 oN)K2&M0  
:X2B+}6_&  
十一. phoenix c&F"tLl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >@y5R^B`  
>`s2s@Mx  
for_each(v.begin(), v.end(), PiAA,  
( p^~lQ8t  
do_ ? )0U!)tK  
[ *,pG4kh!  
  cout << _1 <<   " , " 0XXu_f@]9  
] X$%RJ3t e  
.while_( -- _1), ZH~m%sA  
cout << var( " \n " ) Hyq| %\A  
) CQ3;NY=o  
); s*(Y<Ap7d  
4MIL# 1s  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G9}[g)R*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /r}t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E!3W_:Bs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: - n11L  
n%Nf\z  
=%$ _)=}J  
template < typename Cond, typename Actor > 52-^HV  
class do_while W%~ S~wx  
  { VA2%2g2n{  
Cond cd; xE4T\%-K  
Actor act; g-')|0py  
public : { -<h5_h@  
template < typename T > <7)Vj*VxC  
  struct result_1 [ &R-YQ@  
  { t{84ioJ"$  
  typedef int result_type; JJ7-$h'0q  
} ; QD / | zi  
Y@#~8\_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} eMWY[f3  
PO |p53  
template < typename T > u%h]k ,(E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ep?a1&b  
  { 0~n= |3*P  
  do vbFY}  
    { 8+gSn  
  act(t); G ytI_an8  
  } > -k$:[l  
  while (cd(t)); \ m 2[  
  return   0 ; 97$y,a{6  
} ^B]M- XG  
} ; inR8m 4c]P  
hQHV]xW  
PjRKYa_U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3tOnALv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 QE-t v00  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5l{_E:.1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 51&wH  
下面就是产生这个functor的类: 1v,4[;{  
N"HN] Y@w  
~_^nWT*BV  
template < typename Actor > b/ ~&M+)  
class do_while_actor =B;rj  
  { ?uh7m 2l0D  
Actor act; jsk<N  
public : C{e:xGJK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k]I<%  
]RGun GJ  
template < typename Cond > %;ny  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :vV?Yv%P)n  
} ; bpKb<c  
#(XP=PUj  
3MkF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?i9LqHL  
最后,是那个do_ zb:p,T@5  
g($y4~#  
N2q'$o  
class do_while_invoker ~-'nEATE  
  { aD%")eP%&  
public : UW)k]@L  
template < typename Actor > Pm" ,7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L;grH5K5  
  { Pf(z0o&  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5 _] i==M  
} ydoCoD w  
} do_; K$f~Fft  
ob-be2EysH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `?`\!uP"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?vM{9!M  
最后来说说怎么处理break和continue Hyc19|  
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。 W)j/[  
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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