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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda VfWU-lJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 72uARF  
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, KE>|,U r  
v_M-:e3`  
xQLVFgd  
@r7ekyO8)  
  class filler /Kcp9Qx  
  { e ]-fb{oVH  
public : |q0F*\z3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X{cFq W7  
} ; D6X0(pU0  
Cngi5._Lb  
PkM]jbLe8  
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: ^pgVU&-~]/  
n~ w.\939@  
}7?n\I+n"  
sz;B-1^6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ykAZP[^'  
F|mppY'<J  
Y:f"Zx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u^2)oL  
kA c8[Hn  
>6yA+?[:  
i7rO 5<  
二. 战前分析 p;#@#>h  
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。 \ @XvEx%  
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 B^|^hZZ>  
vndD#/lXq  
K qK?w*Qw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @fz0-vT,  
  /* --------------------------------------------- */ 7 ) Q>R  
vector < int *> vp( 10 ); :Vdo.uUa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); % YgGw:wZ  
/* --------------------------------------------- */ :pz`bFJk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l!S}gbM  
/* --------------------------------------------- */ |q+3X)Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hIBW$  
  /* --------------------------------------------- */ 8d|/^U.w~V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DIAHI V<  
/* --------------------------------------------- */ fHFy5j0H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w?eJVi@w{  
''p7!V?  
prypo.RI  
4Ny lc.2mi  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6KH&-ffd  
1._1, _2是什么? lftT55Tki  
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。 z5njblUz  
2._1 = 1是在做什么? KOv?p@d  
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。 @wVq%GG}  
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。 P5?M"j0/^  
B}?$kp  
0NB5YQ8_]  
三. 动工 ][D/=-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V^S` d8?  
y)//u:l  
77zfRSb+  
0:C^-zrx  
template < typename T > $M:Ru@Du2  
class assignment $u"*n\k>  
  { "pA24Ze  
T value; yb/v?q?Fk  
public : RyuI2jEy  
assignment( const T & v) : value(v) {} NzBX2  
template < typename T2 > I_.Jo `lK~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qI= j>x  
} ; =|j~*6Hd  
ta  
=6YffXa_s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w *Txc}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _6Z}_SiOl  
P#j>hS  
=NNA7E7c  
XYrZI/R  
  class holder ABG>W>H-S  
  { rCH? R   
public : (R{|*:KP  
template < typename T > *K#Ci1Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &YpWfY&V  
  { zZE@:P&lf  
  return assignment < T > (t); 8+|7*Ud  
} !'5t(Zw5  
} ; c}u`L6!I3  
K lbUs\E  
_N1UL?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: P`$Y73L  
[kp#  
  static holder _1; L"x9O'U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 TBU.%3dEyI  
1RU+d.&D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HYcwtw6  
而不用手动写一个函数对象。 i_' u:P<t  
KQu lz  
[g Y.h/  
k62KZ5| D  
四. 问题分析 @ak3ZNor  
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。 8|2I/#F}]  
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。 }uo.N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `21$e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G5Z_[Q ~z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 y9::m]s  
y%Wbm&h  
五. 问题1:一致性 gI5Fzk@:  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| <8sy*A?0z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Su>UXuNdE#  
O_^X:0}  
struct holder " ra C?H  
  { au?5^u\  
  // U/j+\Kc~  
  template < typename T > l(A>Rw|  
T &   operator ()( const T & r) const @FLa i  
  { /9k}Ip  
  return (T & )r; Q<UKR|6  
} 69C>oX  
} ; w=}R'O;k  
Hphfqdh0`  
这样的话assignment也必须相应改动: 4+2hj*I  
*#&s+h,^  
template < typename Left, typename Right > S!{Kn ;@  
class assignment tLc~]G*\`s  
  { WEZ)>[Xj?  
Left l; DcmRb/AP*  
Right r; Y)KO*40c  
public : R1/87eB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} > Du>vlT Y  
template < typename T2 > _ ATIV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?5Ub&{  
} ; # fkOm Y7X  
~'3hK4  
同时,holder的operator=也需要改动: !1{kG%B=  
SHt#%3EU  
template < typename T > 8pE0ANbq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZnXq+^ Z4  
  { jPyhn8Vw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #h~v(Z}  
} 'X]m y  
2I qvd  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Q!(qL[o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .=% ,DT"  
(Gp|K6  
return l(rhs) = r; z<Y >phc  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >^V3Z{;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +f]\>{o4  
H>Ws)aCq  
template < typename Tp > ]>'yt #]  
class constant_t }rbsarG@  
  { [R9!Tz  
  const Tp t; EC0M0qQ  
public : > qDHb'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "YQ%j+  
template < typename T > ^{(i;IVG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p}{V%!`_  
  { !tr /$  
  return t; .0H!B#9  
} /`YbHYNF[  
} ; 8C4 =f  
69tT'U3vb$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7J$5dFV2  
下面就可以修改holder的operator=了 wG2-,\:  
0Q= o"@  
template < typename T > GK.U_`4?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const QnPgp(d <  
  { MI<XLn!*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z6 A`/ jF}  
} nbM7 >tnsk  
f8X/kz  
同时也要修改assignment的operator() 4}t&AW4  
v*.#LJEm  
template < typename T2 > Df L>fk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Qx%]u8s  
现在代码看起来就很一致了。 W;9Jah.  
%G>|u/:U  
六. 问题2:链式操作 twA2U7F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0-{l4;o  
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。 |Sf` Cs  
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。 ^FZ7)T  
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。 ?=lnYD j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;N/=)m  
!s:v UY58  
template < typename T > -a(\(^NW  
struct result_1 Z<t(h=?  
  { fqgm`4>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7h3JH  
} ; FeM,$&G:  
-$J%.fdPs  
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: Z" !+p{u  
68v59)0U  
template < typename T > c6NCy s  
struct   ref J@I-tS  
  { 9v2(cpZ  
typedef T & reference; [Y^1}E*  
} ; }:5>1FfX=  
template < typename T > /\B[lRn  
struct   ref < T &> $EuWQq7OI2  
  { : %hxg  
typedef T & reference; v8L&F9 o  
} ; +v}R-gNR  
V^^nJs tV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `Wf)qMb  
Nu%JI6&R  
template < typename T > [@_zsz,`L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7:_\t!]  
  { jt/ |u=  
  return l(t) = r(t); RL;>1Q,H  
} `xO&!DN  
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。 ]&D;'),   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 QhHexr6  
yfD)|lK  
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 G2x5%`   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6c/Tm0[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #(`@D7S"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h""a#n)q}`  
最后的布局是: @e/40l|X  
                Add G)E#wh_S^  
              /   \ m )2t<  
            Divide   5 &Z^,-Y  
            /   \ q;kN+NK64  
          _1     3 Wo^r#iRko  
似乎一切都解决了?不。 FrNW@  
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。 4IIXzMOa  
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。 sO!YM5v8  
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: Bi +a)_K  
rl,6r u  
template < typename Right > uW,L<;HnQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]o(&J7Z6-  
Right & rt) const AwKxt'()^  
  { t*? CD.S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 62Ab4!  
} gr/o!NC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Bkn- OG  
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。 |x AwiF_  
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。 wghz[qe  
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。 3psCV=/z  
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。 &!3=eVg  
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? \sIRV}Tk}N  
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: xwH+Q7O&l  
$UZ4,S?V  
template < class Action > 35;)O -  
class picker : public Action 1{ -W?n  
  { _cZ`7 ]Z  
public : s'V8PN+-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} up~l4]b+  
  // all the operator overloaded X`ifjZ9}d  
} ; t:X[Blw3$  
GLe(?\Ug=  
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。 )y7SkH|  
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: AUnRr+o  
[G/q*a:K  
template < typename Right > s q_N!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Hy<4q^3$G  
  { ><X!~by  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TA}z3!-y*  
} Qhnz7/a9  
A}#@(ma7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > bl>MD8bzLE  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Qr;es,f  
"Yn <]Pa_  
template < typename T >   struct picker_maker n ?%3=~9  
  { #N|)hBz9-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; JlF0L%Rc  
} ; E\r5!45r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q~4o{"3.'  
  { !}()mrIlP  
typedef picker < T > result; [FKmZzEy  
} ; : 5@cj j  
%>uGzQ61  
下面总的结构就有了: j\nnx8`7  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 eBTy!!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^c1I'9(r5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #ZIV>(Q\H  
至此链式操作完美实现。 i&^?p|eKa  
G:.Nq,513  
'[p~| mX  
七. 问题3 3MC| O5R4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 lX`)Avqa  
u pf7:gk +  
template < typename T1, typename T2 > {MKq Yl{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *g5df[  
  { b9(d@2MtK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y#c11q Z  
} E~zLhJTUL'  
_Bh-*l?K>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: o(~>a  
piO+K!C0n:  
template < typename T1, typename T2 > Ifu$p]~z$  
struct result_2 yov:JnWo  
  { [^W4%S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \1RQ),5 %]  
} ; cW),Y|8  
?|+bM`  
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? ~aH*ZA*f  
这个差事就留给了holder自己。  'TV^0D"  
    qkv.,z"  
J=TbZL4y}4  
template < int Order > )^)VyI`O  
class holder; IgC)YIhd  
template <> tqrvcnQr^  
class holder < 1 > T}P| uP  
  { /'G'GQrr  
public : N7Z&_$Bx  
template < typename T > [*?P2.bf  
  struct result_1 #l-,2C~  
  { 6.~(oepu  
  typedef T & result; P]+^^ U  
} ; Tp<=dH%$%"  
template < typename T1, typename T2 > ~SJOynSz,  
  struct result_2 ls,gQ]B:P  
  { ")HTUlcAe}  
  typedef T1 & result; )G ,LG0"-  
} ; Z8k O*LYv  
template < typename T > Ih`n:aA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bqf=;Nvog  
  { X8bo?0  
  return (T & )r; /k1&?e  
} -MHu BgYJ-  
template < typename T1, typename T2 > v (<~:]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Np|i Xwl1  
  { e\.|d<N?  
  return (T1 & )r1; pZGs o  
} 5cyl:1Ln  
} ; xVKx#X9yk  
>Z|4/PF  
template <> G`mC=*M a;  
class holder < 2 > )sB`!:~HjP  
  { KEY M@,'  
public : yN~=3b>  
template < typename T > "6pjkEt4  
  struct result_1 .6$ST Ksr  
  { u|8`=  
  typedef T & result; &)fPz-s  
} ; X~G"TT$)  
template < typename T1, typename T2 > x`%;Q@G  
  struct result_2 tq@<8?  
  { Li Qs;$V  
  typedef T2 & result; IwFg1\>  
} ; ffm19B=  
template < typename T > 3=dGz^Zdv:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gNs@Q !  
  { 1 EC0wX  
  return (T & )r; FL/y{;  
} % C6 H(  
template < typename T1, typename T2 > FPFt3XL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9z_Gf]J~  
  { .,m$Cm  
  return (T2 & )r2;  IO>Cyo  
} A1%V<im@Z  
} ; kf-ZE$S4  
])~*)I~Y  
ZQl[h7c/N  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 K]kL?-A#'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W .Hv2r3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l*'jqR')h^  
`?=AgGg  
return l(i, j) = r(i, j); qg.[M*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !h&hPY1  
6tG9PG98q9  
  return ( int & )i; ,=oq)Fm]  
  return ( int & )j; .#j)YG  
最后执行i = j; 5/P?@`/ eT  
可见,参数被正确的选择了。 Y60ld7H  
4G_dnf_  
"-<u.$fE  
`r>WVPS|  
b;m6m4i'f{  
八. 中期总结 mvUYp,JECl  
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: M_79\Gz"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =nid #<X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~`-9i{L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X[Y!=e4z  
]vT  
fRrHWE+  
XJ@ /r,2  
fEQ<L!'  
!0Q(x  
九. 简化 k92X)/ll'  
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。 C(,s_Ks  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 um3 M4>K  
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: o"n^zG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8`u#tl(  
  +-*/&|^等 _/E>38G]  
2. 返回引用。 YuPgsJ[m  
  =,各种复合赋值等 $AsM 9D<BE  
3. 返回固定类型。 8<.KWr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #v(+3Hp  
4. 原样返回。 _|tg#i|Om  
  operator, $(zJ  
5. 返回解引用的类型。 ZibHT:n  
  operator*(单目) f4g(hjETbu  
6. 返回地址。 4,<~t>M1  
  operator&(单目) ^@[[,1"K  
7. 下表访问返回类型。 /;.M$}Z>`  
  operator[] P9%9/ B:-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]"CA P%  
  operator<<和operator>> }JlQQ  
^Gd <miw  
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。 9w0 ^=   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n:<avl@o<  
{v`wQM[  
template < typename Left > CSsb~/Oxu  
struct value_return t 8M3VGN  
  { W8":lpp  
template < typename T > 7d4R tdI  
  struct result_1 orHVL2 KK  
  { UNY>Q7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mLq?-&F  
} ; Y$Uvt_  
},f7I^s|  
template < typename T1, typename T2 > >T!n* -Zn  
  struct result_2 -OkKLub  
  { s}?98?tYB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7Q[P  
} ; WMUw5h  
} ; W%h<@@c4,  
R9#Z= f,  
r`7`f xe  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wk5a &  
1m ![;Pg3  
下面我们来剥离functor中的operator() ' GW@P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #x%O0  
{UPIdQ'g  
return l(t) op r(t) 5 !NPqka}.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^NnZYr.  
return op l(t) KR522YW  
return op l(t1, t2) +>:X4A *  
return l(t) op ;\&7smE[  
return l(t1, t2) op T Z>z5YTv  
return l(t)[r(t)] ZjI^0D8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] S3oU7*OZ  
 UNhD  
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: T:}Ed_m}q  
单目: return f(l(t), r(t)); f%|g7[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); GuS3O)6Sg  
双目: return f(l(t)); .OWIlT4K  
return f(l(t1, t2)); *aT!|;  
下面就是f的实现,以operator/为例 nwkhGQ  
P4N{lQ.>  
struct meta_divide _@RW7iP>  
  { ?3z x?>sG  
template < typename T1, typename T2 > 'Uc|[l]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QR8F'7S  
  { R0=/ Th -  
  return t1 / t2; Tw`l4S&  
} [%h^qJ  
} ;  ipyO&v  
i2!{.*.  
这个工作可以让宏来做: nC*/?y*9  
Y}WO`+Vf5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Jq; }q63:  
template < typename T1, typename T2 > \ ! TRiFD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +5HOT{wj  
以后可以直接用 DV.MvFV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) nrxN_0 R%  
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 k&?QeXW  
(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。。。) 4u&l@BUr  
qxrOfsh  
S_WY91r  
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 oC?b]tzj  
L_A|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TfxKvol'  
class unary_op : public Rettype 3)eeUO+  
  { 6Q>w\@lF  
    Left l; ]pGr'T~Gj  
public : 6D+k[oHZm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} # K-Q/*  
r94BEC 2  
template < typename T > cN :;ir  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^KhFBed   
      { i4-L!<bJ  
      return FuncType::execute(l(t)); {:dE_tqo  
    } p75w^  
b"Ulc}$/&  
    template < typename T1, typename T2 > Vw#07P#A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WFdS#XfV  
      { \:#b9t{B-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8<G@s`*  
    } c8Opc"UE  
} ; {B}0LJIpL  
Ay_<?F+&  
Gm%[@7-  
同样还可以申明一个binary_op K0#tg^z5d  
0I&rZMpF&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "8rP?B(  
class binary_op : public Rettype kOjq LA  
  { qI"mW@G~H  
    Left l; &0l Nj@/  
Right r; kP6r=HH@  
public : l&yR-FJ7KY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mB :lp=c`  
Jv?e ?U  
template < typename T > I2Us!W>6-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [_~U<   
      { D"Xm9 (  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R5FjJ>JE  
    } msCAC*;,  
mPu5%%  
    template < typename T1, typename T2 >  z/ i3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?|L)!LYx  
      { .xD-eWw3R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;F:(5GBi  
    } y>o#Hq&qM  
} ; *oPSkEA{  
WV6vM()#!C  
0<)8 ?ow  
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 +X&B'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ry(!< w,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qd.b&i  
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。 vJ{\67tK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! oT_,k}LIX  
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。。。 OW.ckYt%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l nZ=< T  
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) H Ow][}M_w  
下面是修改过的unary_op [Cs2H8=#  
}FK6o 6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vZKo&jU k  
class unary_op Jk~T.p?tF  
  { " pH+YqJ$  
Left l; e 9:l  
  $`Ou*  
public : {L+?n*;CA  
l(`w]=t&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bT;C8i4b\H  
J^W.TM&q$,  
template < typename T > 1idEm*3&(  
  struct result_1 :{fsfZXXr  
  { q4Z \y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J3'"-,Hv  
} ; 'Hg(N?1"  
!!QMcx_C#/  
template < typename T1, typename T2 > KW 09qar  
  struct result_2 5GY%ZRHh  
  { hZFbiGQr\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !pN,,H6Y  
} ; X3"V1@-i4$  
mA4v  4z  
template < typename T1, typename T2 > Sb`>IlT\#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "<&F=gV  
  { PaZFM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wb{y]~&6K  
} &3JbAJ|;X  
A6sBObw;  
template < typename T > *yf+5q4t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kY|_wDBSb\  
  { p$ko=fo-*_  
  return OpClass::execute(lt(t)); S:5Nh^K  
} !98s[)B:  
,4\vi|  
} ; [$./'-I]  
+<iw|vr  
dRu@5 :BP  
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 *s!8BwiE  
好啦,现在才真正完美了。  RFZrcM  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q~]R#S  
9xSAWKr,l  
template < typename Right > H p,r @  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2M;{|U  
  { mr/^lnO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1xx-}AIH#  
} T.{I~_  
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。 tVe*J@i\$  
,:#prT[P"  
K.cNx  
sz)3 z  
F;z FKvn  
十. bind D~1nh%x_  
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。 ;Y~;G7  
先来分析一下一段例子 2D-*Z=5^  
0]WM:6 h  
bc&:v$EGy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P2oR C3~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )kkO:j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fg,~[%1  
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。 -1< }_*  
我们来写个简单的。 /fD)/x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xLGAP-mx]  
对于函数对象类的版本: >#kzPYsp  
q<7Nz] Td  
template < typename Func > yx-{}Yj^  
struct functor_trait LAr6J  
  { Q0r_+0[7j  
typedef typename Func::result_type result_type; <}UqtD F 0  
} ; NZD X93  
对于无参数函数的版本: [pOU!9v4  
xF,J[Aj  
template < typename Ret > C ]#R7G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ];< [Cln%  
  { E7*]t_p"  
typedef Ret result_type; yEz2F3[ S  
} ; NfN#q:w1  
对于单参数函数的版本: $GYy[-.`  
]];7ozS)X  
template < typename Ret, typename V1 > ]{y ';MZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r%o!P`  
  { # - kyZ  
typedef Ret result_type; ? G3OAx?<  
} ;  @P~ u k  
对于双参数函数的版本: S>'wb{jj!  
qV(Plt%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3rWqt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -m__I U  
  { }X AoMp  
typedef Ret result_type; ^i\zMMR  
} ; sd=i!r)ya  
等等。。。 gz$=\=%>RL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nGP>M#F  
is`a_{5e=  
template < typename Func > ?$o8=h  
struct func_return Jw86P=  
  { 2x`# f0[  
template < typename T > m=n V$H   
  struct result_1 1dKLNE  
  { 7g=Ze~aq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ru sa &#[  
} ; ZLO _5#<  
BgE]xm  
template < typename T1, typename T2 > b?Vu9!  
  struct result_2 Y@pa+~[{h3  
  { 7#<|``]zNf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $x 2t0@  
} ; S#ven&  
} ; !Hgq7vZG  
jsL'O;K/  
5[;^Em)C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SR\#>Qwx_  
5:AAqMa  
template < typename Func, typename aPicker > GHoPv-#  
class binder_1 lk+)-J-lj'  
  { ?C4a,%  
Func fn; 9aXm}  
aPicker pk; .*y{[."!  
public : b^%4_[uRu  
 EGV@L#  
template < typename T > ebQYk$@  
  struct result_1 ;)o%2#I  
  { >u6kT\|^C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iedoL0#  
} ; :qnRiK]  
{wd.aUB  
template < typename T1, typename T2 > |"ck;.)  
  struct result_2 lQ)8zI  
  { %5uuB4P&|$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )~WxNn3rx  
} ; 8IVKS>  
5[I 9/4,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H p1cVs  
T$'Ja'9Kj  
template < typename T > R (hq Ba/V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9}":}!  
  { S__ o#nf`%  
  return fn(pk(t)); 'av OQj]`K  
} ";xG[ne$Be  
template < typename T1, typename T2 > esxU44  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e+2!)w)[  
  { J]Y." hi  
  return fn(pk(t1, t2)); 6KV&E8Gn  
} (?~F}u v  
} ; cU*7E39  
ogPxj KSI  
KUB"@wUr  
一目了然不是么? #opFUX-  
最后实现bind .'SM|r$  
{U&Mo97rzX  
S6K aw  
template < typename Func, typename aPicker > N>@AsI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F-2HE><+  
  { Oa*/jZjr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A 8&%G8d  
} r$*k-c9Bf  
F[Peil+|`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fv)-o&Q#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 B<_T"n'#b  
4R^'+hy|?  
十一. phoenix kigc+R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DGp'Xx_8  
7 +?  
for_each(v.begin(), v.end(), A*@!tz<  
( lK}F>6^\  
do_ eZf-i1lJ  
[ ?2Bp^3ytJ  
  cout << _1 <<   " , " !dmI}<@&k  
] 1{"e'[ L  
.while_( -- _1), Lw-)ijBW  
cout << var( " \n " ) cC>.`1:  
) Km-lWreTH  
); jLcW;7OAC  
e}aD <E G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: QK//bV)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R0{n0Br  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Nnx"b 5I}n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [NJ!  
+dR$;!WB3  
/k7`TUK  
template < typename Cond, typename Actor > o#E z_D[  
class do_while .lRO; D  
  { <udp:s3#T  
Cond cd; *bwLi h!}H  
Actor act; !sfUrUu  
public : b8T'DY;~  
template < typename T >  ~)WE  
  struct result_1 <r9J+xh*p  
  { 3/4xP|  
  typedef int result_type; {5_*tV<I  
} ; 5P+3D{  
H@OYtPHGR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~I2 IgEj>]  
bCc^)o/w  
template < typename T > ?6~RGg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3"&6rdF\jB  
  { !%]]lxi  
  do MNkysB(  
    { 2}+V3/  
  act(t); %z1WdiC  
  } oDA1#-  
  while (cd(t)); RM QlciG  
  return   0 ; [bE9Y;  
} >|H=25N>;  
} ; zn@tLLX  
F5&4x"c  
Ma wio5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R '"J{oR  
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。 |jc87(x <  
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。 AVHn7olG  
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。 Kkdd}j  
下面就是产生这个functor的类: L,Uqt,  
~h0SD(  
u'LA%l-  
template < typename Actor > Pp #!yMxBr  
class do_while_actor CEZ*a 0}=  
  { aRg- rz  
Actor act; aY8>#t?  
public : !!dNp5h`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }_XKO\  
S yX>zN!  
template < typename Cond > 'szkn0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ow mI*`  
} ; @ttcFX1:W  
;k!bv|>n  
>:h 8T]F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rOH8W  
最后,是那个do_ I)9;4lix  
"7iHTV  
e2Ba@e-  
class do_while_invoker Vh4z+JOC  
  { ,8EeSnI  
public : <86upS6  
template < typename Actor > '2v,!G]^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n%@xnB $ZX  
  { 2'_Oi-&  
  return do_while_actor < Actor > (act); )vhHlZ *+  
} ^MDBJ0 I.  
} do_; ) Q]kUG#`  
Y KeOH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? i%v^Zg&FU  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R&=Y7MfZ  
最后来说说怎么处理break和continue 44($a9oa2  
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。 !j( v-pQf"  
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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