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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,Xw/ t>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1NTe@r!y  
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, T]xGE   
=%p"oj]:  
M\%{!Wzo8  
ocMf}"  
  class filler ,#A,+!4  
  { > h9U~#G=  
public : tv0xfAV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} g 0L 4  
} ; UpITx]y?"m  
[|YMnV<B  
">o/\sXeH  
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: :X#(T- !t  
ch&r.  
4Y]`> ;w  
=P!Vi6[gF~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -} (W=r\  
C9z{8 ;  
Um~jp:6p  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }MX`WW0\]Z  
~?p > L  
ms$o,[  
%wO~\:F8  
二. 战前分析 X}ZOjX!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 1li`+~L F  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (#:Si~3  
>iCMjT]4  
_I9TG.AA.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GHkSU;})  
  /* --------------------------------------------- */ p#&6Ed*V  
vector < int *> vp( 10 ); 'D4NPG`z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^~0 r+w61  
/* --------------------------------------------- */ .cb mCFXL  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G`n-WP  
/* --------------------------------------------- */ zt8ZJlNK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); C" sa.#}  
  /* --------------------------------------------- */ m} V,+E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IH0Uq_  
/* --------------------------------------------- */ 0C7"*H0 R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bhI8b/  
S$#Awen"@  
myo/}58Nv  
)-9/5Z0v  
看了之后,我们可以思考一些问题: &`9lIVB,K  
1._1, _2是什么? fVkl-<?x  
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。 BK +JHT  
2._1 = 1是在做什么? h3:,Gbyap  
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。 ~7m+cWC-+  
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。 CR/LV]G  
$qvNv[  
Eg9502Bl~8  
三. 动工 4 (yHD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {hl_/ aG  
qGw6Wp~  
suVS!} C  
~UnfS};U  
template < typename T > 6B 8!2  
class assignment vw3W:TL  
  { K,RIa0)  
T value; D,7! /u'  
public : #8`G&S*  
assignment( const T & v) : value(v) {} R 'F|z{8  
template < typename T2 > cr!I"kTgD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QEVjXJOt0  
} ; R =jK3yfw  
AkF1Hj  
%8ul}}d9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 R6!3Y/Q@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2@H~nw 0  
$OJ*Kul  
o%dtf5}(,  
>ko;CQR  
  class holder ."lY>(HJ  
  { ED6H  
public : NZ_45/(dx  
template < typename T > 4M:oa#gh@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a}fW3+>  
  { <sTa Xaq?  
  return assignment < T > (t); T4UY%E!0  
} Y}Ov`ZM!r  
} ; &8(2U-  
N5s_o0K4TU  
G6 GXC`^+  
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: c" l~=1Dr  
rUyT5Vf  
  static holder _1; )y K!EK\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Wc)^@f[~<  
w"D"9 G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X:dj5v  
而不用手动写一个函数对象。 Y 8P  
$yt|nO  
l 0 1Lg6+S  
[]Z6<rC|  
四. 问题分析 4jXyA/F9V  
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。 FPqgncBHK  
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。 $UH_)Q2#J^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A^~\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .OjJK?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rF5<x3  
UeVF@rw  
五. 问题1:一致性 6"wY;E  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0}ZuF.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 41:Z8YL(  
z`BRz&  
struct holder Fb_~{q  
  { isaT0__8  
  // :ortyCB:H  
  template < typename T > (cMrEuv  
T &   operator ()( const T & r) const U9@q"v-  
  { ]s<Q-/X  
  return (T & )r; aH:eu<s  
} Ji7A9Hk  
} ; ;[|x5o /<  
gcz1*3)  
这样的话assignment也必须相应改动: j;'NJ~NZ$  
~v5tx  
template < typename Left, typename Right > gh~C.>W}q+  
class assignment lr|-_snx2  
  { 0 xXAhv-)O  
Left l; j\ )Qn 2r  
Right r; -?GYW81Q  
public : Lrk^<:8;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Xc@4(Nyp  
template < typename T2 > jHFdDw|N`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "z qt'b0bW  
} ; R; IB o  
gDA hl  
同时,holder的operator=也需要改动: yXkgGY5  
X`22Hf4ct  
template < typename T > k<St:X%.O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5$y<nMP  
  { vg)zk2O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yyXJ_B  
} HezCRtxRcc  
|~>8]3. Y  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Hj5b.fB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5Po.&eS  
wp@c;gK7  
return l(rhs) = r; t!K|3>w  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 tV<A u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: t!PFosFp  
1e&`m~5K+  
template < typename Tp > rm2TWM|  
class constant_t KLoHjBq  
  { BtjsN22  
  const Tp t; *:_.cbo  
public : ]-0 &[@I4@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [H"Ods~_`  
template < typename T > 79i>@u%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6#.R'O  
  { l lQ<x  
  return t; jx-W$@  
} K%Rx5 S  
} ; ' rXkTm1{  
0z,c6MjM+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &^z~wJ,]  
下面就可以修改holder的operator=了 G;tIhq[$Vb  
lte~26=e  
template < typename T > B^KC~W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <yIJ$nBx  
  { WJ mj|$D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nc`[fy|}  
} `OBDx ^6F  
$#0%gs/x  
同时也要修改assignment的operator() =LuA [g  
$ccI(J`zux  
template < typename T2 > 6~}=? sX4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &<L+;k~P%  
现在代码看起来就很一致了。 ~ Iv[  
u[cbRn,W  
六. 问题2:链式操作 a1s=t_wT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ne;,TJ\  
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。 &oAuh?kTq  
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。 jtd{=[STU  
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。 \n/_ Px  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8 2_3|T  
PI }A')Nq.  
template < typename T > $o-s?";  
struct result_1 73P(oVj<  
  { YRB,jwne  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9 =hA#t.#  
} ; MF=@PE][  
$rf5\_G,96  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ==c\* o  
l'$AmuGj  
template < typename T > ^gNAGQYA  
struct   ref |JrG?:n  
  { Z>o20uA  
typedef T & reference; TlM ]d;9G  
} ; u YJ6 "j  
template < typename T > dGZVWEaPfx  
struct   ref < T &> eoow]me  
  { i1  
typedef T & reference; &L+u]&!6C  
} ; U|iSJ%K  
]2tX'=X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .vwOp*3\  
=:5yRP  
template < typename T > J#bEAK^L,l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i9+V<'h  
  { YMJ?t"  
  return l(t) = r(t); I2D<~xP~2+  
} '|Cs!Zl  
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。 sgFpZk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E@t^IGD r  
+\Rp N  
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 27gK Y Zf;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +|\dVe.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *p+%&z_<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 skr^m%W  
最后的布局是: 6 70g|&v.  
                Add Av7bp[OD  
              /   \ e>Is$+[`7  
            Divide   5 }9{6{TD  
            /   \ ,sXa{U  
          _1     3 <+C]^*j  
似乎一切都解决了?不。 HlLF<k~}  
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。 NaLec|6<t  
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。 ~^:/t<N  
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: F@&q4whaVD  
OyFBM>6gh  
template < typename Right > ^- mz!{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T|r@:t[  
Right & rt) const S+_}=25  
  { tOS%.0W5J  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HuCH`|v-  
} _! \X>rfz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !PJ;d)\T  
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。 7*uG9iX  
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。 )}vQ?n[:'  
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。 n omtP }  
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。 7G!SlC X}W  
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? $d4eGL2S  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^[lg1uMW  
_q M'm^z5  
template < class Action > N%n#mV;  
class picker : public Action if r!ha+8!  
  { eQJLyeR+  
public : R7( + ^%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lB.P   
  // all the operator overloaded -N~*h  
} ; PUF"^9v  
G23Mr9m5O  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 (\>_{"*=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: j=M_>  
0g~WM  
template < typename Right > ^=}~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T&6{|IfM_  
  { :>;-uve8'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /w`{]Ntgu  
} C KBLM2 D  
kjJ\7x6M  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rN8 ZQiJC  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 '9]%#^[Q  
wlmi&kq  
template < typename T >   struct picker_maker 4f'WF5S/}8  
  {  \^w=T*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +7^{T:^ht  
} ; .0r5=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +|r) ;>b  
  { n!A')]y"  
typedef picker < T > result; v6;XxBR6  
} ; e#)}.   
dGr Ow)  
下面总的结构就有了: L*11hyyk  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 {>pB  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 O=G2bdY{,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v5RS<?o  
至此链式操作完美实现。 _LxV)  
Yk6fr~b  
's(0>i  
七. 问题3 <~<I K=n  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 SG$/v  
kT[]^Jtc  
template < typename T1, typename T2 > &7XB $  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yI h>j.P  
  { MuO7_*q'n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `LVXK|m+$  
} lD _  u  
gU0}.b  
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: p%G4Js.  
;XZ5r|V}  
template < typename T1, typename T2 > TJ ;4QL  
struct result_2 k;#$Oxa>t=  
  { v$owG-_><  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :DR G=-M  
} ; rX{QgyY&  
WB"$NYB  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? tlA4oVII  
这个差事就留给了holder自己。 N"2P&Ho]  
    hm&{l|u{RU  
Z[slN5]([  
template < int Order > 1Hy  
class holder; tt6ElP|D  
template <> 2sk^A ly  
class holder < 1 > Cx} Yp-  
  { 6JSa:Q>,  
public : @L,T/m-HF  
template < typename T > na?jCq9C  
  struct result_1 HEhdV5B  
  { NGd|7S[^+c  
  typedef T & result; s[SzE6eQ`l  
} ; U^snb6\5  
template < typename T1, typename T2 > ~2S`y=*:  
  struct result_2 rPZ<  
  { YEF%l'm( \  
  typedef T1 & result; A!ba_14  
} ; N`Zm[Sv7  
template < typename T > Ddghw(9*H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f]0kG  
  { 9c}LG5  
  return (T & )r; );@@>~  
} @|j`I1r.A  
template < typename T1, typename T2 > f>;5ZE4Zu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tI{pu}/"#  
  { #z6RzZu  
  return (T1 & )r1; )><cL:IJ}S  
} t'Nu^_#  
} ; sYYg5vL9  
BT2[@qH|qF  
template <> +wY3E*hU  
class holder < 2 > )Mi #{5z  
  { T=ox;r  
public : +7|Oy3s  
template < typename T > BO#fzq%  
  struct result_1 CDO _A\  
  { MV e5j+8  
  typedef T & result; IhJ _Yed  
} ; v7\~OOoH]  
template < typename T1, typename T2 > *J 7>6N:-  
  struct result_2 /ZvNgaH5M  
  { hOO)0IrIM*  
  typedef T2 & result; Z5bmqhDo[  
} ; @J!)o d  
template < typename T > KVSy^-."  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rl=NVo  
  { Rqa#;wb!(  
  return (T & )r; <Lyz7R6  
} Yc"G="XP;  
template < typename T1, typename T2 > |/]bpG'z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qV@xEgW#r  
  { F'C]OMBE  
  return (T2 & )r2; +G7A.d`V}  
} j &)|nK;}  
} ; mucY+k1>g  
]W5s!T_  
}u5 Mexs  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 z,P:i$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZBJ.dK?Ky|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: j0kEi+!TVq  
B>o #eW  
return l(i, j) = r(i, j);  8Nd +  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7>9/bB+TL  
$*G]6s  
  return ( int & )i; 4<ER dP7"-  
  return ( int & )j; RD=!No?  
最后执行i = j; 8:huWjh]M  
可见,参数被正确的选择了。 sog?Mvoq  
#v89`$#`2  
S;Lqx5Cd  
fdck/|`t  
xPq3Sfg`A  
八. 中期总结 ''?.6r  
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: ~N>[7I"*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %Kw5 b ;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?N,a {#w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2a (w7/W:  
}]=b%CPJh+  
f|m.v +7k  
Jn' q'+  
XFG]%y=/6  
\%mR*J+  
九. 简化 RgRyo  
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。 e@L+z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n`vqCO7@'  
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: e&<#8;2X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IW$&V``v  
  +-*/&|^等 oT\B-lx  
2. 返回引用。 ;}.jRmnJ  
  =,各种复合赋值等 /+JCi6{sHS  
3. 返回固定类型。 ag:#82C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V BIPB  
4. 原样返回。 BXZ( %tnY  
  operator, !D7\$ g6g  
5. 返回解引用的类型。 p#^L ZX  
  operator*(单目) qVZ=:D{  
6. 返回地址。 wrK$ZO]  
  operator&(单目) H1s{JJAM>i  
7. 下表访问返回类型。 )WwysGkqol  
  operator[] eq(|%]a=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |>j=#2  
  operator<<和operator>> 4{}u PbS  
NO`LSF  
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。 '?_I-="Mr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AY [7yPP  
[9'5+RXw3  
template < typename Left > Dr7,>Yx  
struct value_return ;Zw!  
  { !yoj ZG MB  
template < typename T > tE(x8>5A:  
  struct result_1 gS4K](KH |  
  { 0b?9LFd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 31w?bx !Pp  
} ; yc_(L-'n  
dQ/Xs.8  
template < typename T1, typename T2 > K4,VSy1byI  
  struct result_2 i:qc2#O:J  
  { 0}Kl47}aD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p KKn  
} ; [9[tn -  
} ; |pq z(j7  
_^#PV}  
T_5 E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K 2LLuS!  
o1GWcxu*\  
下面我们来剥离functor中的operator() }{=%j~V;&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f>#\'+l'  
oYlq1MB?  
return l(t) op r(t) gA" =so  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UrN$nhH  
return op l(t) &XrF#s  
return op l(t1, t2) ZS^EKz~+  
return l(t) op je_77G(F  
return l(t1, t2) op =1VY/sv  
return l(t)[r(t)] SDA +XnmH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hYb!RRGn  
/bt@HFL|`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %QwMB`x  
单目: return f(l(t), r(t)); } ..}]J;To  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D dt9`j  
双目: return f(l(t)); 0kmVP~K  
return f(l(t1, t2)); ~4XJ" d3L  
下面就是f的实现,以operator/为例 n)$ q*IN"  
@^k$`W;  
struct meta_divide :L*CL 8m  
  { l]oGhM;  
template < typename T1, typename T2 > z#D@mn5\ a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J@!Sf7k42  
  { zh*NRN  
  return t1 / t2; hh:0m\@<  
} _Xsn1  
} ; i"Ct}7i  
"W\ #d  
这个工作可以让宏来做: &NHIX(b6  
?|N:[.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e)cmZ8~S  
template < typename T1, typename T2 > \ w`F}3zm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; top3o{ 4  
以后可以直接用 8Ln:y'K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MbY a6jrF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 iOj mj0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) xqb I~jV#  
dgX0\lKpf  
(VC{#^2l  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 1G{$ B^ f  
j%[|XfM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QL_bg:hs  
class unary_op : public Rettype i` Lt=)@&  
  { AHn^^'&x[  
    Left l; s)~Q@ze2  
public : ={#r/x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ApU5,R0  
owmA]f  
template < typename T > l~F,i n.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0fi+tc 30  
      { !. q*bY  
      return FuncType::execute(l(t)); s7a\L=#p(  
    } Ddt(*z /  
f.rHX<%q9B  
    template < typename T1, typename T2 > OM}:1He  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Ni]\-*  
      { }{j[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 47ir QK*  
    } 5:^dyF&sm{  
} ; MFE~bU(h  
)7c^@I;7  
6M612   
同样还可以申明一个binary_op ?w3f;v  
z'fGHiX7.0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XK(<N<Z@|e  
class binary_op : public Rettype ew }C*4qH  
  { }1X,~y]  
    Left l; A g/z\kX  
Right r; 9FJU'$FN  
public :  '=%vf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $Iqt c)DA  
T][\wyLx1  
template < typename T > Q\ro )r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 33"{"2==`  
      { ;rd!kFd#bq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x<9|t(  
    } )Cu"M #`  
0o`0Td  
    template < typename T1, typename T2 > lt}|Y9h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G ^r^" j  
      { LB2 2doW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4i/TEHQ  
    } [S3X  
} ; Fv#ToT:QXe  
{%UY1n  
s&8QRI.  
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 ?z Ms;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `9b D%M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <(s+  
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。 s{< rc>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! MEq ()}7P  
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。。。 1wGd5>GDA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NZdQz  
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) {PYN3\N,  
下面是修改过的unary_op 64b9.5Bn  
J^0co1Y0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7&m*: J  
class unary_op 2{@: :JZ  
  { b>I -4  
Left l; $~zqt%}  
  r(i<H%"Z  
public : :^J(%zy  
'<4OA!,^)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O{SU,"!y  
63-`3R?;  
template < typename T > #Cbn"iYee  
  struct result_1 Z-]d_Y~m4  
  { ZaXK=%z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =2->1<!x6<  
} ; >/$Q:92T  
n'%*vdHK m  
template < typename T1, typename T2 > o(|`atvK  
  struct result_2 3vVhE,1N  
  { _%Mu{Ni&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %)\Cwl   
} ; DRf~l9f  
B3XVhUP  
template < typename T1, typename T2 > %Ljc#AVg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CF =#?+x  
  { N#]f?6 *R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r`28fC  
} _xUiHX<  
>N+e c_D^  
template < typename T > Y5PIR9-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zS|%+er~zO  
  { ]<W1edr  
  return OpClass::execute(lt(t)); * C's7O{O  
} LFV;Y.-(h  
HHa7Kh|-H  
} ; +(UrqK4Av  
[- vd]ob  
<~X=6  
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 ruF+X)  
好啦,现在才真正完美了。 <(#cPV@j  
现在在picker里面就可以这么添加了: lKH"PH7*_w  
Gash3}+  
template < typename Right > N|7<*\o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "0zMx`Dh  
  { D.R5-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [9aaHf@'  
} l<z[)fE{uS  
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。 Kq6m5A]z  
z9;vE7n!  
P]r"E  
zXUE<\  
*b7 HtUA  
十. bind #BlH)Cv  
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。 Mr/^V,rA  
先来分析一下一段例子 >G/>:wwSP.  
MH{vFA4:,  
mj5A*%"W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D1#E&4   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ((;9%F:/$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 --",}%-  
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。 CcAsJX~_  
我们来写个简单的。 gjyg`%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]WyV~Dzz<  
对于函数对象类的版本: b^hCm`2w*  
}[ux4cd8Y  
template < typename Func > ot(|t4^  
struct functor_trait LUS7-~:F  
  { rw_&t>Ri;  
typedef typename Func::result_type result_type; '>'h7F=tY  
} ; EkWe6m  
对于无参数函数的版本: Qpf BM  
U|U/B  
template < typename Ret > ): Q5u6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a; /4 ht  
  { &~||<0m  
typedef Ret result_type; >fs-_>1d  
} ; v`beql  
对于单参数函数的版本: gY*Cl1 Iz  
Ra~n:$tg2  
template < typename Ret, typename V1 > ]2b" oHg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > kFD-  
  { SL@Vk(  
typedef Ret result_type; fVR ~PG0  
} ; hTVN`9h7  
对于双参数函数的版本: >SfC '*1  
j] M)i:n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z13"S(5D~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s/P\w"/fN  
  { rYm<U!k  
typedef Ret result_type; !4.;Ftgjn  
} ; )m5<gp`  
等等。。。 y<3v/ ,Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B;1wnKdj  
L[TL~@T   
template < typename Func > f()^^+  
struct func_return vbwEX6  
  { hw~cS7  
template < typename T > BIV]4vl-&  
  struct result_1 r=&PUT+vt  
  { %q ja:'k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; jGt'S{  
} ; n!HFHy2  
vc^PXjX  
template < typename T1, typename T2 > 9Cf^Q3)5o  
  struct result_2 kQVl8KS  
  { ;F~GKn;}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qc*+;Wi+5  
} ; xW"J@OiKL  
} ; nW|[poQK  
m\@Q/_ v  
;]n U->  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @&E E/j^  
3]} W  
template < typename Func, typename aPicker > 66Hu<3X P  
class binder_1 >|z=-hqPK  
  { %$sWNn  
Func fn; pR\etXeLd  
aPicker pk; \I'A:~b)L  
public : WYaDN:kZf  
kAy.o  
template < typename T > 8 LaZ5  
  struct result_1 O8dDoP\F2  
  { I X\&lV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?>lmLz!e  
} ; `I m;@_J  
<;U"D.'  
template < typename T1, typename T2 > cpE&Fba}"  
  struct result_2 wQ [2yq  
  { !lu$WJ{M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z|wZyt$$  
} ; *+@/:$|U  
WWE?U-o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vO4 &ZQ>6  
kO2im+y  
template < typename T > \DGm[/P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vv%Di.V  
  { deu+ i  
  return fn(pk(t)); =4Ex' %%(U  
} :B=`^>RK  
template < typename T1, typename T2 > fJ\Ys;l[j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^/g&Q  
  { bXC 0f:L  
  return fn(pk(t1, t2)); * ?KQ\ Y  
} T 6phD8#  
} ; K h% x  
bk^ :6>{K  
aty K^*aX  
一目了然不是么? 'u696ED4  
最后实现bind +m>Kb edl  
-,4_ &V  
*r9I 1W  
template < typename Func, typename aPicker > \nxt\KD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;\#u19  
  { QMfYM~o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); QAb[M\G  
} {nHy!{+qqG  
);Gt!]p`;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KJ pM?:  
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。 wlKL|N  
@)}Vk  
十一. phoenix 2'pxA:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0s<o5`v  
RKBjrSZg8  
for_each(v.begin(), v.end(), 7Uj[0Awn  
( KE5f`h  
do_ u $sX6  
[ 03rZz1  
  cout << _1 <<   " , " Y1 -cz:  
] Hs-NP#I  
.while_( -- _1), )n0g6  
cout << var( " \n " ) %8 4<@f&n]  
) '`3-X];p  
); Ogjjjy84vM  
S2fw"1h*x  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )Ba^Igb}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /!%P7F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8n&",)U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EkTen:{G  
P, S9gG9  
~*2PmD"+:  
template < typename Cond, typename Actor > }.T$bj1B;V  
class do_while ,;D74h2F  
  { Rj E,Wn  
Cond cd; '0o`<xW  
Actor act; uHf~KYL  
public : y*7ht{B  
template < typename T > :fj}J)9'xW  
  struct result_1 ; 9'*w=V  
  { vys*=48g  
  typedef int result_type; <!w-op2@ir  
} ; Dri1A%  
txL5' mK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <edAWc+  
H%%#^rb^  
template < typename T > -k<.Q=]<t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2%@j<yS  
  { uF^+}Y ZT  
  do G: @gO2(D  
    { s V77WF  
  act(t); XhIgzaGVu  
  } ^ePSI|EW  
  while (cd(t)); WVo%'DtF`  
  return   0 ; Rw. Uz&  
} L)w& f  
} ; 2"i<--Y  
\!YPht  
nFB;!r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -D(Ubk Pw  
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。 !w/~dy  
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。 2{#quXN9  
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。 6DR8(j)=[%  
下面就是产生这个functor的类: !'[sV^ ds  
wCI.jGSBW  
hU4~`g p  
template < typename Actor > ' bT9AV%  
class do_while_actor 8KAyif@1::  
  { atN`w=6A`  
Actor act; Nq9(O#}  
public : N[42al  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I O6i  
s*!2oj  
template < typename Cond > jf$t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ".@SQgyb0  
} ; g`&pQ%|=  
:V_$?S  
5T;_k'qe  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T+~~w'v0  
最后,是那个do_ 0[hl&7 Ab@  
uZQ)A,#n;  
1-qQp.Wj  
class do_while_invoker mS );bs  
  { hyTi':  
public : p jrA:;  
template < typename Actor > G A7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const VvltVYOZA  
  { r":<1+07  
  return do_while_actor < Actor > (act); GUcuD^Fe  
} |Y])|`_'G  
} do_; 2cmqtlW"  
<"\K|2Sg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? APLu?wy7s5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +ATN2 o  
最后来说说怎么处理break和continue .:lzT"QXI  
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。 D<rjxP  
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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