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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Zt3sU_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L K #A  
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, _k2R^/9Ct%  
$?PI>9g!  
?l9sj]^w  
XZ |L D#  
  class filler :.+w'SEn4M  
  { {:gx*4}q8  
public : HqWWWCWal  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Zmyq6.1q~  
} ; S!8<|WO^t  
I_ZJnu<  
Pw<?Dw]m  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ~DK.Y   
utZI'5i  
MT>sRx #  
Mgw#4LU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1 7~Pc  
C|&tdh :g  
2X2Ax~d@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;O hQBAC  
8?nn4]P  
s5@BVD'}E  
2.Vrh@FNRo  
二. 战前分析 bPOPoq1#  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fS4foMI63)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }h;Z_XF&  
G!I++M"  
` 7iA?;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %Y ZC dS  
  /* --------------------------------------------- */ fxcE1=a  
vector < int *> vp( 10 ); F-3=eKZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *1dZs~_  
/* --------------------------------------------- */ W8g13oAu"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1-p#}VX  
/* --------------------------------------------- */ SSF:PTeG>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t08U9`w  
  /* --------------------------------------------- */ MM32\}Y6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LG,?,%_s  
/* --------------------------------------------- */ |-=-/u1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N9/k`ZGC  
F7=9> ,  
vX }iA|`#  
K`N$nOw  
看了之后,我们可以思考一些问题: bW W!,-|R  
1._1, _2是什么? *,X)tZ6VX  
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。 }SSg>.48w  
2._1 = 1是在做什么? viG=Ap.Th  
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。 6n2RTH  
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。 R9A:"sJ  
2@a'n@-  
pA.orx  
三. 动工 T/|!^qLF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \2/X$x<?X  
 GhfhR^P  
wetu.aMp  
gaXo)oS  
template < typename T > Zl3l=x h  
class assignment la{?&75]  
  { = cxO@Fu  
T value; MlWKfe<  
public : {O _X/y~  
assignment( const T & v) : value(v) {} z!6_u@^-  
template < typename T2 > bnfeZR1m_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 28^/By:J  
} ; oX)a6FXK>  
n/;{-  
my sXgS&S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8x1!15Wiz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &pI\VIx ?  
YTTy6*\,_  
E4Q`)6]0  
On);SN'  
  class holder O])vR<[  
  { ,$Fh^KNo]  
public : zk$h71<{.  
template < typename T > {($mLfC4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2+pw%#fe  
  { C3 "EZe[R  
  return assignment < T > (t); <IR@/b!,  
} qsp3G7\'=  
} ; ;fqp!|J  
LF.i0^#J  
X#axCDM-  
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: EO+Ix7w  
TQeIAy  
  static holder _1; %rs2{Q2k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 uvl91~&G  
@GAj%MK$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;L87 %P(.  
而不用手动写一个函数对象。 xqk(id\&  
]kNxytH\o  
{0j,U\ kb  
!m\By%(  
四. 问题分析 u*l>)_HD  
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。 rIPg,4y*S!  
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。 0D4 4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TCzz]?G]la  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kN 2mPD/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 im<!JMI  
C|H`.|Q  
五. 问题1:一致性 a.u{b&+9  
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?| ?z)2\D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \Yp"D7:Qi  
t#M[w|5?  
struct holder ';.TQ_I7Y  
  { o$bQ-_B`  
  // Y]R=z*i%  
  template < typename T > EO'+r[Y  
T &   operator ()( const T & r) const ,FYA*}[  
  { Q +hOW-  
  return (T & )r; br0\O  
} gz'{l[  
} ; xz@*V>QT  
)+ G0m,n  
这样的话assignment也必须相应改动: K&._fG  
bg3kGt0  
template < typename Left, typename Right > M97+YMY)  
class assignment 49/2E@G4.  
  { aEQrBs  
Left l; LU*mR{B  
Right r; vIi&D;  
public : MeV4s%*O+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i{:?Iw 'ay  
template < typename T2 > 3 |e~YmZx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9&kY>M>z0  
} ; :1'1 n  
x2~fc  
同时,holder的operator=也需要改动: r_ 9"^Er  
zGO_S\  
template < typename T > ( K-7z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P[`>*C\9c  
  { p^{yA"MQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8oHIXnK  
} E]{0lG`l  
y54RD/`-  
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。 oM n'{+(w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8f?o?c|  
T}p|_)&y  
return l(rhs) = r; Rp zuSh  
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。 L(y~ ,Kc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HE4S%#bH>  
z,qNuv"W  
template < typename Tp > :'H}b*VWx  
class constant_t -K^(L #G  
  { muK)Y w[#N  
  const Tp t; UWCm:eRQ  
public : h9A=20fj  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ciH TnC  
template < typename T > Exi#@-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >hnhV6ss  
  { }&ew}'*9)  
  return t; 5*"WS $  
} ) \cnz  
} ; }sZy|dd  
y(Pv1=e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Sr6iQxE  
下面就可以修改holder的operator=了 \>/AF<2"  
_}`y3"CD7  
template < typename T > {yBd{x<>/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @$ )C pg  
  { i[U=-4 J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cJ,`71xop,  
} F0'o!A#|(  
sGMnm  
同时也要修改assignment的operator() [di&N!Ao  
]w8h#p  
template < typename T2 > S@L%X<Vm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IgF#f%|Q  
现在代码看起来就很一致了。 . }tpEvAw}  
|Pse=_i  
六. 问题2:链式操作 n  8|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /X\:3P  
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。 8/9YR(H3H  
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。 Yj>\WH  
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。 toox`|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Im`R2_(]  
~r]$(V n  
template < typename T > >&qaT*_g  
struct result_1 3A b_Z  
  { :rmi8!o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _ZuI x=!  
} ; zy9W{{:P(1  
SMm$4h R  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: oW/H8q<wY  
6nk.q|n:g  
template < typename T > n22OPvp  
struct   ref 7mS_Cz+cB  
  { 0vz!)  
typedef T & reference; H%Sx*|  
} ; Gc!&I+kd  
template < typename T > '^t(=02J  
struct   ref < T &> 2f0_Xw_V_  
  { 4kLTKm:G  
typedef T & reference; Uv3Fe%>  
} ; ~!dO2\X+  
8g 2'[ci$q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E+aE5wmr  
#mv~1tL  
template < typename T > 4vPKDd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cT^x^%  
  { 'P >h2^z  
  return l(t) = r(t); O%s?64^U  
} rOq>jvy  
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。 $-]PD`wmY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 fPsUIlI/A  
!L' O")!3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 U| 1&=8l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )RwO2H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oth=#hfU^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hrnY0  
最后的布局是: 6~(iLtd#  
                Add ^F$iD (f  
              /   \ af2yng  
            Divide   5 &uv7`VT  
            /   \ >:U{o!N`#_  
          _1     3 Nxt z1  
似乎一切都解决了?不。 W#[3a4%m  
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。 Fm.IRu<\`  
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。 Z|Xv_Xo|4  
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: `lq[6[n  
yNmzRH u  
template < typename Right > Q\v^3u2;m`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @$d_JwI  
Right & rt) const c:z<8#A}  
  { q0]Z` <w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8U&93$  
} `wLa.Gzj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0Z~G:$O/i  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 y <21~g=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 EY 9N{  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ,1-#Z"~c  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 h7W<$ \P  
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? B6a   
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: ,!g%`@u  
FZhjI 8+,~  
template < class Action > 8Ow0A  
class picker : public Action ~ f>km|Q{u  
  { wpPCkfPyL  
public : z}m)u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} mq~L1< f  
  // all the operator overloaded *6%r2l'kZ  
} ; '@+a]kCMev  
d#G H4+C  
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。 |yow(2(F@  
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: 0xg6  
e!~x-P5M`  
template < typename Right > |#!P!p}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wNm~H  
  { T8rf+B/.L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); r6eApKZ>f6  
} ,t_Fo-i7vI  
,=kQJ|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Kzd)Z fnD0  
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。 t{)J#8:g  
CK+_T}+-  
template < typename T >   struct picker_maker gcf EJN4'  
  { Z}'"c9oB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BAS3&fA  
} ; i^'Uod0d.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @z)_m!yV1  
  { BWN[>H %S  
typedef picker < T > result; S7 Tem:/  
} ; -=D6[DjU<  
d4zqLD$A  
下面总的结构就有了: 5 5T c  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 c,I|O' &k  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 cU'^ Ja?%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C6C7*ks  
至此链式操作完美实现。  Z,osdF  
q9&d24|  
f#9\&-h e0  
七. 问题3 5#U*vGVT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 o!+jPwEU  
\;G97o  
template < typename T1, typename T2 > &N! ;d E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "ujt:4 p@  
  { |F 18j9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +wwK#ocw  
} -]h3s >t  
;tF7 GjEp  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: fXHN m$"n  
T;%ceLD  
template < typename T1, typename T2 > _ %HyXd  
struct result_2 'j+J?Y^  
  { A"@C }f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {6yiD  
} ; OW12m{  
b}[W[J}`  
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? vK?{Z^J][  
这个差事就留给了holder自己。 'J`%[,@V  
    #'-L`])7uw  
v5 yOh5  
template < int Order > u&>o1!c*P  
class holder; Uv06f+P(  
template <> n2+eC9I  
class holder < 1 > \5%T'S@5  
  { e ga< {t  
public : Tl!}9/Q5E:  
template < typename T > sGCV um}  
  struct result_1 WBA0! g98  
  { *zy0,{bl  
  typedef T & result; dB`YvKr#  
} ; 9* %Uoy:  
template < typename T1, typename T2 > ;,y9  
  struct result_2 46dh@&U  
  { @])qw_  
  typedef T1 & result;  0FHX  
} ; ba3_5 5]  
template < typename T > ;!k1LfN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *p.P/w@1  
  { $siiG|)C1  
  return (T & )r; MOFIR wVZ+  
} he/UvMu  
template < typename T1, typename T2 > Xa2QtJq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (l.`g@(L  
  { `bGAc&,&  
  return (T1 & )r1;  [;D4,@A  
} !5}Ibb  
} ; K@6tI~un  
: /9@p  
template <> mb*L'y2r  
class holder < 2 > ipEsR/O  
  { *fq=["O  
public : Nd&u*&S  
template < typename T > kg$<^:uX  
  struct result_1 ~h;c3#wuc  
  { +[JGi"ca  
  typedef T & result; pbivddi2  
} ; eA>O<Z1>  
template < typename T1, typename T2 > '$M=H.  
  struct result_2 <dzE5]%\  
  { C,w$)x5kls  
  typedef T2 & result; ztG_::QtG]  
} ; DB yRP-TH  
template < typename T > n2R{$^JxO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }Y5Sf"~M  
  { UKx91a}g  
  return (T & )r; Y XH9Q@Gn  
} <BQ4x.[  
template < typename T1, typename T2 > 6ZVJ2xs[%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !9i,V{$c`"  
  { JQ%`]=n(/  
  return (T2 & )r2; iuq-M?1  
} GP uAIoBo  
} ; i`Es7 }  
}`yIO"{8n  
MOyQ4<_  
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> >。 un[Z$moN"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: lhx6+w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L^ VG?J  
<!&&Qd-d6H  
return l(i, j) = r(i, j); DL2gui3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;KmSz 1A  
P}H7WH  
  return ( int & )i; S@zsPzw  
  return ( int & )j; E'e#axF;  
最后执行i = j; '?_;s9)  
可见,参数被正确的选择了。 UR?[ba_h   
'1=t{Rw  
W\zg#5fmK  
X#(?V[F]  
x<"e} Oo  
八. 中期总结 &@A(8(%  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: dapQ5JT/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {y'c*NS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H;}V`}c<`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K%>uSS?  
\<~[uv'  
Q5iuK#/  
`w]=x e  
&M ~*w~w`  
8(D>ws$  
九. 简化 w@ 4q D  
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。 u A:|#mO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iU{F\>  
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: c0u!V+V%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dV8mI,h  
  +-*/&|^等 qr(SAIX"  
2. 返回引用。 <O>r e3s  
  =,各种复合赋值等 9>qR6k ?  
3. 返回固定类型。 sW#6B+5_k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5FnWlFc  
4. 原样返回。 z:|4S@9  
  operator, ) ]U-7  
5. 返回解引用的类型。 1,Uv;s;{  
  operator*(单目) x\!Qe\lE  
6. 返回地址。 )`^t,x<S  
  operator&(单目) d$kGYMT"  
7. 下表访问返回类型。 y_38;8ex  
  operator[] "W|Sh#JF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3IZ^!J  
  operator<<和operator>> 7Rk eV  
|~W!Y\l-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 DTt/nmKAqJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #~q{6()e:  
mKPyM<Q  
template < typename Left > L\5j"] }`  
struct value_return >.SU= HG;  
  { 1/3Go97/qV  
template < typename T > B+wSLi(  
  struct result_1 Io{)@H"f  
  { s<xD$K~rM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Wj/.rG&tE  
} ; $k V^[  
KDuM;  
template < typename T1, typename T2 > "N"9PTX  
  struct result_2 ]0zXpMNI  
  { ?z171X0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GNqw]@'Yf  
} ; ~9p*zC3M  
} ; 'AE)&56  
%:N6#;l M  
vN-#Ej. u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Zk)]=<H  
M SoLx' <  
下面我们来剥离functor中的operator() I7nt<l!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \D<rT)Tl  
S>aN#  
return l(t) op r(t) ioIUIp+B~u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Z'>Xn^  
return op l(t) WsTbqR)W%  
return op l(t1, t2) ?7'uo$  
return l(t) op H jbC>*  
return l(t1, t2) op 0~H(GG$VH  
return l(t)[r(t)] vL`wn=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OO] ~\j  
&p^ S6h  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: pV(b>O  
单目: return f(l(t), r(t)); C+cSy'VIK!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @U_w:Q<9u  
双目: return f(l(t)); kV(}45i]s  
return f(l(t1, t2)); [P]zdw w#  
下面就是f的实现,以operator/为例 Lf&p2p?~c  
?0WJB[/  
struct meta_divide <bWhTNOb  
  { Q_euNoA0  
template < typename T1, typename T2 > m\__Fl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z TWbe  
  { ;M{ @23?`  
  return t1 / t2; :kfHILi  
} gXZ.je)NM  
} ; bBc<yaN  
0R >M_|  
这个工作可以让宏来做: 4iBp!k7  
KY<>S/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +#}I^N  
template < typename T1, typename T2 > \ |Ma"B4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 13I 7ah  
以后可以直接用 {j+w|;dZF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gmi4ffIb3  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ``)ys^V  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) j8$*$|  
3<1Uq3Pa  
w-2p'u['Z  
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 ns9iTU)  
znw\Dn?g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @Nn9- #iW  
class unary_op : public Rettype Pdmfn8I]%  
  { 6&S;Nrg9  
    Left l; (n05MwKu\  
public : D+]#qS1q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CDQ}C=4  
_{)e\n  
template < typename T > $*V:; -H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2K'3ry)[y  
      { [h+MA>%!  
      return FuncType::execute(l(t)); bX:Y5o49  
    } l Ot3^`  
r9sW:cM:e  
    template < typename T1, typename T2 > )d!,,o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6e(|t2^  
      { w?d~c*4+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aB;syl{  
    } Q>] iRx>MZ  
} ; {1;j1|CI  
.i>; ?(GH  
acz8 H 0cS  
同样还可以申明一个binary_op o;.PZi2k  
d>*?C!xE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3,+)3,N  
class binary_op : public Rettype E% t_17,=j  
  { Mdsn"Y V  
    Left l; MU4/arXy  
Right r; (|I:d!>:U  
public : "ys#%,Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  iUJqAi1o  
{5QIQ  
template < typename T > IqJ7'X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uIvy1h9m  
      { NJ^`vWi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z 0]K:YV_  
    } 6e3s |  
>KmOTM< {  
    template < typename T1, typename T2 > Lg0Vn&k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tT'*Uu5  
      { T$5u+4>"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y Q-&+16^  
    } \ce (/I   
} ; `[p*qsp_  
Fq>=0 )  
R5c Ya  
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 "Lk -R5iFd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @.;] $N&J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,)e&u1'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &Ed7|k]H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fCdd,,,}  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Kq e,p{=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 r!N)pt<g  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &^3KF0\Q  
下面是修改过的unary_op kNP.0  
|7XSC,"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h@}KBK  
class unary_op {"$ Q'T  
  { pXf!8X&y  
Left l; x%ju(B>  
  =QFnab?N  
public : p\T9 q  
2A7g}V  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qq" &Bc>  
6FNs4|(d  
template < typename T > ++d(}^C;  
  struct result_1 xdb9oH  
  { wNMgY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 64;F g/t  
} ; <7N8L  
?muI8b  
template < typename T1, typename T2 > MG)wVS<d_  
  struct result_2 M>W-lp^3  
  { ,3l=44*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Kk#g(YgNz  
} ; Pw i6Ly`  
q"xIW0Pc  
template < typename T1, typename T2 > ngJi;9X8*t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >=Hm2daN  
  { lPF(&pP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y`O !,kW  
} }1E'a>^|  
p?(w !O  
template < typename T > Y^80@MJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hT4 u;3xE  
  { gdkl,z3N3  
  return OpClass::execute(lt(t)); q$FwO"dC  
} g /D@/AU1u  
VP[ -BK[  
} ; XDs )  
1T:M?N8J  
\?uaHX`1  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug I;H6E  
好啦,现在才真正完美了。 d#P3 <  
现在在picker里面就可以这么添加了: CBw/a0Uck  
EV{kd.=f  
template < typename Right > zK`fX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4np,"^c  
  { #RAez:BI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?w6zq|  
} w@RVg*`%7D  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 kx,9n)  
VeK^hz R^Z  
)D\cm7WX^[  
*#+e_)d  
dYEF,\Z'  
十. bind <Wc98m  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 k$ k /U  
先来分析一下一段例子 4/YEkD  
/*3[9,  
/N6sH!w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1,@-y#V_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @8WG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tYV%izE  
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。 /MFy%=0l  
我们来写个简单的。 _=W ^#z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z* eb  
对于函数对象类的版本: f>.A^?  
U:6 J~  
template < typename Func > [U+6Tj,  
struct functor_trait fy|ycWW>8  
  { Q` mw2$zv  
typedef typename Func::result_type result_type; 3C'`c=  
} ; /3|uU  
对于无参数函数的版本: wq &|V  
[pMJ9 d$  
template < typename Ret > xbJ@z {  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o('W2Bs-o  
  { <hlH@[7!  
typedef Ret result_type; Y"qKe,  
} ; Uw R,U#d  
对于单参数函数的版本: H|8vW  
,4dES|)sP  
template < typename Ret, typename V1 > ?"MJ'u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 0CXh|AU  
  { p\lS ) 9  
typedef Ret result_type; S%KY%hUt  
} ; *p!K9$4  
对于双参数函数的版本: _4qP0LCa  
=Gsn4>~%n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vqh@)B+)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v_Om3i9$E  
  { +zodkB~)  
typedef Ret result_type; s@C KZ`  
} ; 9L3#aE]C  
等等。。。 +N0V8T%~z.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g1U   
`P1jg$(eA  
template < typename Func > 2yqm$i9C  
struct func_return zrfE'C8O  
  { V0hC[Ilr  
template < typename T > ca>6r`  
  struct result_1 [s?H3yQ.  
  { I"awvUP]a[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KQsS)ju  
} ; S.o 9AUv9  
v=Ep  
template < typename T1, typename T2 > _%WJ7~>  
  struct result_2 y- S]\tu  
  { ;)ff Gg>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; K{[ySB  
} ; ,aI 6P-  
} ; #;. tVo I  
uS :3Yo  
G'c!82;,?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]p3hq1u3&  
ju8mO&  
template < typename Func, typename aPicker > 2^ 'X  
class binder_1 dP0!?J Y  
  { #5HJW[9  
Func fn; ;6aTt2BQ  
aPicker pk; "kyy>H9)  
public : 75vd ]45as  
hg7`jE&2  
template < typename T > d!) &@k  
  struct result_1 ,sPsL9]$  
  { rtcY(5Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9ls<Y  
} ; =8OPj cX.V  
7NG^X"N{Ul  
template < typename T1, typename T2 > )mO|1IDTN  
  struct result_2 b{H&%Jx)  
  { 6L@g]f|Y@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =!3G,qV  
} ; GCul6,w  
Q7]:vs)%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |YjuaXd7N  
RW 23lRA6  
template < typename T > u->UV:u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rlu{C4l  
  { {xr!H-9ZAA  
  return fn(pk(t)); ^!^8]u<Q  
} `WF?87l1  
template < typename T1, typename T2 > r-]Au -  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UNLy{0tA  
  { 2GECcx53  
  return fn(pk(t1, t2)); c0ET]  
} *ie#9jA  
} ; N(mhgC<O  
-[OGZP`8  
*1iJa  
一目了然不是么? drT X  
最后实现bind -Zfzl`r  
"^~f.N  
o2?[*pa  
template < typename Func, typename aPicker > l'-dB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |;{^Mci%  
  { c>d+q9M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `.nkC_d  
} jeMh  
#: L|-_=a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '7[{ISBXU  
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。 En 3Q%  
@TC_XU)&  
十一. phoenix YhFB*D;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Dw    
M5 ep\^  
for_each(v.begin(), v.end(), {/12.y=)~  
( <jU[&~p  
do_ ch,<4E/c[R  
[ c:"*MM RC  
  cout << _1 <<   " , " k!O#6Z  
] e#IED!U  
.while_( -- _1), esmQ\QQ^1  
cout << var( " \n " ) 1g{`1[.QO  
) 0rY<CV;fZ  
); 9ZUG~d7_  
JE,R[` &  
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: E,E:WuB  
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 D8slSX`6j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O-:#Q(H!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yJ8WYQQMG  
nab:y(]$/  
jy{T=Nb  
template < typename Cond, typename Actor > x, a[ p\1  
class do_while 95^w" [}4Q  
  { h";G vjy  
Cond cd; ("o <D{A  
Actor act; Y>Q9?>}Q  
public : P"W$ZX  
template < typename T > ;^xlDN  
  struct result_1 ftF?T.dx  
  { OM{-^  
  typedef int result_type; By6C+)up  
} ; <I'kJ{"  
9 a2Ga   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} N8 }R<3/  
fHYEK~!C04  
template < typename T > cqr!*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eSoOJ[&$  
  { "QACQ-  
  do Fgxh?Wd9  
    { h J#U;GL  
  act(t); ~\DC )  
  } Sj(uc#  
  while (cd(t)); sIdo(`8$  
  return   0 ; l*("[?>I  
} zTrAk5E  
} ; c3&F\3  
kx3H}od]  
-vwkvNn8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "cRc~4%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。 u].=b$wHHM  
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。 eV^@kI4  
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。 4fw>(d(2  
下面就是产生这个functor的类: E*>tFw&[  
D<5)i)J"  
h=YY> x  
template < typename Actor > RfDIwkpp  
class do_while_actor =|S8.|r+  
  { xZPSoxu  
Actor act; _ZIaEJjH/  
public : mN@)b+~(S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C9x'yBDv  
nCh9IF[BL/  
template < typename Cond > -w=rNlj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *_b4j.)ax,  
} ; b* qkox;j  
%~J90a  
Fp4eGuWH#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 IV;juFw}G  
最后,是那个do_ :ZL;wtT  
\`jFy[(Pa'  
#nX0xV5=  
class do_while_invoker _)p@;vGV  
  { n99:2r_  
public : yEtI5Qk  
template < typename Actor > r ^_8y8&l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HD?z   
  { AvRZf-Geg  
  return do_while_actor < Actor > (act); Crh5^?  
} ~ygiKsD6b  
} do_; [=u8$5/a  
vLD Ma>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2V/ A%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;gy_Qf2U  
最后来说说怎么处理break和continue .}kUD]pW  
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。  kOETx  
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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