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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @z`@f"l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4"?^UBr  
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, :$3oFN*g  
\3YO<E!t  
q OhO qV  
1 jb/o5n;  
  class filler clO,}Ph>  
  { %3Z/+uT@v]  
public :  vb{i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5z$,6T  
} ; ,El!fgL  
HfNDD| Zz  
!0VfbY9C  
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: k=ytuV\  
I27,mS+]  
g{k1&|  
>pL2*O^{9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }WLh8i?_  
V >-b`e  
sY SLmUZ{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xl9aV\W  
&]6) LFm  
\K2*Q&>  
$D1w5o-  
二. 战前分析 BHDML.r }M  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ]jMKC8uz  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6=_~ 0PcY  
c7uG9  
uYI@ 9U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I,@r5tK o  
  /* --------------------------------------------- */ ZfAzc6J?\  
vector < int *> vp( 10 ); )Q;978:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;!>Wz9  
/* --------------------------------------------- */ Yf_6PGNzX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l~:v (R5  
/* --------------------------------------------- */ 6rti '  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;zTuKex~  
  /* --------------------------------------------- */ x+5k <Xi}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '_s}o<  
/* --------------------------------------------- */ f7urJ'!V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); unl1*4e+  
V)M1YZV{  
zSTR^sgJ  
BcWcdr+}9  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5i6 hp;=  
1._1, _2是什么? g:ErZ;[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ?WI3/>:<  
2._1 = 1是在做什么? FVsj;  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >u +q1j.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 I`RBj`IF  
9W7#u}Z  
@`"AHt  
三. 动工 w?vVVA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Xt/Ksw"wn  
*O$CaAr\s  
IakKi4(  
WKM)*@#,  
template < typename T > D87|q4  
class assignment K/_9f'^  
  { -cF'2Sfr  
T value; 2C^B_FUg|]  
public : sRHA."A!8  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z,7R;,qX  
template < typename T2 > j=+"Qz/hr_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '(+<UpG_Q}  
} ; X&m'.PA  
:\~+#/=:  
;Q0bT`/X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (P|~>k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |+IZS/W"  
V}w;Y?] J  
{04"LAE  
C_fY %O  
  class holder .ae O}^  
  { =nUW'  
public : <3X7T6_:@  
template < typename T > NF$\^WvYSP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d5I f"8`@  
  { 9a$56GnW1  
  return assignment < T > (t); OK|qv[  
} l7[7_iB&E  
} ; 1M3% fW  
th5g\h%j*  
>XW*T5aUA  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: C_:k8?  
Tsb{25`+  
  static holder _1; >cmE t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _A_ A$N~9  
~q0*"\Ff  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^,Ydr~|T  
而不用手动写一个函数对象。 3*S{;p  
[p r"ZQ]  
C R<`ZNuWz  
O  OFVnu  
四. 问题分析 \g)Xt?w0Wo  
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。 QvPD8B  
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。 2Nc>6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _+f+`]iM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k5d\ w@G"~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?z-}>$I;  
iP~,n8W  
五. 问题1:一致性 mZk0@C&:6  
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?| ER&UBUu"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sPAg)6&M  
a5'#j35  
struct holder /G{_7cb  
  { Vsq8H}K  
  // jD,Baz<  
  template < typename T > $9 p!Y}  
T &   operator ()( const T & r) const 3. WF}8  
  { /Poet%XvRx  
  return (T & )r; {C*\O)Gep  
} 79J-)e9  
} ; )(Iy<Y?#  
V% TH7@y  
这样的话assignment也必须相应改动: kW=z+  
nCg66-3A  
template < typename Left, typename Right > Aez2*g3  
class assignment D6D1S/:ij'  
  { JEn3`B!*  
Left l; Z*{] ,  
Right r; dBC bL.!  
public : H!e 3~+)  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RH)EB<PV  
template < typename T2 > -XoPia2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *2 "6fX[  
} ; _=6 rE  
tEd.'D8 s  
同时,holder的operator=也需要改动: qgt[~i*  
z:Sigo_z[  
template < typename T > mbl]>JsQD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xk~IN%\  
  { UAS@R`?cI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fr6^nDY  
} \b8sG"G  
8Chj w wB  
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。 c{ZY,C&<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G>qZxy`c  
$V>98M>j  
return l(rhs) = r; G%p~m%zIK  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 K?x,T8<aW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %3;Fgky  
89}Y5#W  
template < typename Tp > HY;o ^drd  
class constant_t f},oj4P\  
  { N<|$h5isq  
  const Tp t; ;#GoGb4AM  
public : ~`;rNnOT3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l*b)st_p%  
template < typename T > fBtm%f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vh!v MB}}  
  { *="8?Z  
  return t; {Ee>n^1  
} rtJl _0`  
} ; [mxTa\  
}H4=HDO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hw_JDv+  
下面就可以修改holder的operator=了 Hk_y/97OO  
U7mozHS,:9  
template < typename T > EY`H}S!xy  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const jt~Qu-  
  { `;,Pb&W~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~H)4)r^  
} g o5]<4`r  
0rk]/--FGJ  
同时也要修改assignment的operator() p5=|Y^g !  
Uv_N x10  
template < typename T2 > hli|B+:m"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $m1<i?'m  
现在代码看起来就很一致了。 :Br5a34q  
(LvS :?T}  
六. 问题2:链式操作 gMWBu~;!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u/b7Z`yX}  
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。 :H6FPV78  
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。 a~h:qpg c  
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。 IJOvnZ("A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `"yxdlXA  
8GPIZh'0 h  
template < typename T > r#PMy$7L  
struct result_1 D8{D [fJ;  
  { Eu}b8c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4:3rc7_ 1  
} ; 6q<YJ.,  
}*]B-\>  
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: c97{Pu  
|s7`F%  
template < typename T > e;bYaM4 UX  
struct   ref + Y.1)i}  
  { psh^MX)Q  
typedef T & reference; 5cr(S~Q;  
} ; zo{/'BnU  
template < typename T > XKL3RMF9r  
struct   ref < T &> P;ZU-G4@   
  { m .IU ;cR  
typedef T & reference; h-a!q7]l  
} ; zr v]  
6dH }]~a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !  hd</_#  
Eh</? Qv\  
template < typename T > KAA-G2%M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ha@L94Lq  
  { &K_)#v`|  
  return l(t) = r(t); MiT}L  
} iF5'ygR-Z  
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。 ;rI@ *An  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "@@I!RwA  
l5%G'1w#,j  
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 e"]8T},  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _!;Me )C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O-]mebTvw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ft=zzoVKg  
最后的布局是: 4!Z5og1kn  
                Add DBLk!~IF  
              /   \ +cJy._pi!  
            Divide   5 5*PYT=p}  
            /   \ rt3qdk5U  
          _1     3 #1c]PX  
似乎一切都解决了?不。 8,D 2^Gg  
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。 n8=5-7UT  
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。 3K&4i'}V  
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: ;Mm7n12z C  
]$afC!Z  
template < typename Right > AT2v!mNyCw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2 &/v]  
Right & rt) const LZPuDf~/  
  {  $p!yhn7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v}@xlB=  
} t$2_xX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 { pu85'DV  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 qbrpP(.  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 I`[i;U{CK  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 T +5X0 Nv  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ZZ QG?("S'  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? A[G0 .>Wk  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: &<zd.~N"  
Yw _+`,W   
template < class Action > >56>*BHD  
class picker : public Action 6cqP2!~  
  { FYs)M O  
public : f>'Y(dJ'W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F4=}}k U  
  // all the operator overloaded \tx bhWN  
} ; '65LKD  
q'pK,uNW  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ld$i+6|   
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:  u66XN^  
e\O/H<  
template < typename Right > (F7(^.MG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AM=z`0so  
  { IwGqf.!.>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !4]9!<.k  
} .q+0pj  
No2b" G@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &A#~)i5gF  
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。 Nn>'^KZNG  
^ 9!!;)  
template < typename T >   struct picker_maker 04r$>#E  
  { M$f7sx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U%0Ty|$Y   
} ; S/;bU :  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s3Cc;#  
  { SkU9ON   
typedef picker < T > result; @F(mi1QO  
} ; +{sqcr1G  
mN8pg4  
下面总的结构就有了: "RIZV  
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。 0'nikLaKy  
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。 hy|b6wF&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9@+5LZR  
至此链式操作完美实现。 CdL< *AH  
GfC5z n>  
K98i[,rP  
七. 问题3 vv26I  
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。 $1ndKB8)`J  
}1IpON  
template < typename T1, typename T2 > )>BHL3@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4tY ss  
  { BT}&Y6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <$JaWL  
} *hcYGLx r  
7g_]mG [6  
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: ?6'rBH/w  
Y3Q9=u*5  
template < typename T1, typename T2 > qW b+r  
struct result_2 ^j7azn  
  { Bj7gQ%>H4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2;w*oop,O  
} ; &r:7g%{n  
43=,yz2Ef  
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? D= 7c(  
这个差事就留给了holder自己。 2 3gPbtq/  
    * RtgC/  
r7qh>JrO  
template < int Order > ,i@X'<;y  
class holder; B$Kn1 k  
template <> zP<pEI  
class holder < 1 > OrK&RC  
  { ++E3]X|  
public : &\_iOw8  
template < typename T > K<>sOWZ'S  
  struct result_1 *z7dl5xJ  
  { {AQ=<RDRF  
  typedef T & result; tor!Dl@Mo  
} ; ?Q&yEGm(  
template < typename T1, typename T2 > `jOX6_z?I  
  struct result_2 LW(6$hpPp  
  { B/n[m@O  
  typedef T1 & result; #^ ]n0!  
} ; Fgh]KQ/5  
template < typename T > :<|<|qJWo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $.bBFWk  
  { >]c*'~G&  
  return (T & )r; N 8-oY$*  
} D|.ic!w'  
template < typename T1, typename T2 > ^4o;$u4R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Pfs;0}h5  
  { GQ-Rtn4v  
  return (T1 & )r1; 7sXxq4  
} Mec5h}^  
} ;  Sr?#S  
8}(]]ayl  
template <> s8h-,@p  
class holder < 2 > dc rSz4E|>  
  { 5+wAzVA  
public : uAWM \?  
template < typename T > ^53r/V}%  
  struct result_1 Kde9 $  
  { 2rZx Sg  
  typedef T & result; /Js7`r=Rx  
} ; fS`$'BQ  
template < typename T1, typename T2 > +U3m#Y)k  
  struct result_2 RZCq{|L  
  { H8On<C=  
  typedef T2 & result; x_dy~(*  
} ; =3v]gOcO  
template < typename T > to$h2#i_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =*LS%WI  
  { @n": w2^B  
  return (T & )r; \0gM o&  
} 9U%N@Dq`Z  
template < typename T1, typename T2 > 0xXC^jx:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )[|3ZP`  
  { "%x<ttLl  
  return (T2 & )r2; *~x/=.}  
} )d>!"JB-  
} ; RnDt)3  
Y(cGk#0  
_"w2Uq  
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> >。 0p\@!Z H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s]JF0584  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,kn"> k9  
=pC3~-;3  
return l(i, j) = r(i, j); ,9o"43D:a|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  ({=gw9f  
EB8\_]6XJ  
  return ( int & )i; qm8&*UuKJ  
  return ( int & )j; c*@E_}C#  
最后执行i = j; x HhN  
可见,参数被正确的选择了。 5EebPXBzB  
}I2@%tt?  
&sL&\+=<(  
Q(oN/y3,  
gE?| _x#  
八. 中期总结 |Xk4&sDrK  
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: u9EgdpD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hBX!iukT|{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ynhmMy%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZXuv CI  
B,=H@[Fj  
*=*AAF  
'5|h)Q5  
KW^7H  
fu]s/'8B  
九. 简化 0ok-IHE<  
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。 O6G0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :FTMmW,>'  
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: t?'!$6   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ssN6M./6  
  +-*/&|^等  _ "VkGG  
2. 返回引用。 uvG]1m#  
  =,各种复合赋值等 f V'ZsJ N  
3. 返回固定类型。 Ls] g  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Nu?-0>  
4. 原样返回。 A* /Hj TX  
  operator, 4s*ZS}] o  
5. 返回解引用的类型。 YS*9t Q{  
  operator*(单目) ZGKu>yM  
6. 返回地址。 = < oBgD0k  
  operator&(单目) F6{bjv2A  
7. 下表访问返回类型。 -K3^BZ HI  
  operator[] sv&;Y\2c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Qh'ATo  
  operator<<和operator>> @8pp EFw  
.w8J*JZ  
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。 =t H:,SH  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &b%zQ4%d-`  
SX# e:_  
template < typename Left > 9#MBaO8_"  
struct value_return j+uLV{~g6  
  { yU-e3O7L  
template < typename T > "C{}Z  
  struct result_1 ~ijVmWNk  
  { \(^nSy&N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m0;CH/D0  
} ; AN/;)wc  
$4 S@  
template < typename T1, typename T2 > #x 177I\  
  struct result_2 F|e1"PkeoA  
  { y+c|vdW%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C,ARXW1  
} ; V4'YWdTi  
} ; P'Ux%Q+B>  
eQp4|rf  
Y STv\y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GycSwQ ,  
.ZVUd84B  
下面我们来剥离functor中的operator() !y@NAa0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `OXpU,Z 6U  
pgQV/6  
return l(t) op r(t) j/_ s"}m{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hog=ut  
return op l(t) D*gFV{ Ws  
return op l(t1, t2) ;7 E7!t^  
return l(t) op JNt^ (z  
return l(t1, t2) op o7sT=x9  
return l(t)[r(t)] %t" CX5 n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DVB{2~7 4  
XBb~\p3y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3L_\`Ia9  
单目: return f(l(t), r(t)); rA5=dJ"I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XINu=N(g  
双目: return f(l(t)); R3;Tk^5A  
return f(l(t1, t2)); ]+XYEv  
下面就是f的实现,以operator/为例 lyy W  
%.^_Ps0  
struct meta_divide 'rO!AcdLU  
  { QxVq^H  
template < typename T1, typename T2 > T`\x,` ^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) VC\S'z  
  { mpuq 9)6  
  return t1 / t2; beRVD>T  
}  PT=2@kH  
} ; XWS%zLaK  
[y'f|XN  
这个工作可以让宏来做: %|g>%D3Z?  
X(]WVCu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EN;}$jZ>47  
template < typename T1, typename T2 > \ (e!0]Io@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; njScz"L~  
以后可以直接用 {mZC$U'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "$ Y_UJT7  
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 TZ(cu>  
(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。。。) fPn>v)lN{  
%C~1^9uq  
pQ=>.JU  
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 hyCh9YOu)  
\>:CvTzF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5!DBmAB  
class unary_op : public Rettype 8\^}~s$$A  
  { hxVKV?Fl  
    Left l; ein4^o<f.  
public : 6*B19+-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "?ucO4d  
` k[-M2[  
template < typename T > =(NB%}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \6E|pbJ}x  
      { Q&wB$*u  
      return FuncType::execute(l(t)); l6YtEHNG  
    } zLD0RBj7p  
6x h:/j3  
    template < typename T1, typename T2 > 10<x.8fSP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @ezH'y-v  
      { uD1e!oU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .y_/Uwu  
    } K`iv c N"  
} ; k9:{9wW  
,k{#S?:b  
vwjPmOjhS  
同样还可以申明一个binary_op [Sr,h0h6  
Mn9dqq~a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TD1 [  
class binary_op : public Rettype o.w\l\  
  { g!$!F>[  
    Left l; LJk@Vy <?  
Right r; ';TT4$(m  
public : 8P^I TL z%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'oF%,4 !Y  
/2UH=Q!x4E  
template < typename T > *AoR==:ya  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Av xfI"sp  
      { `tHvD=`m.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ofPHmh`  
    } :"=ez<t  
lJu;O/  
    template < typename T1, typename T2 > W%T>SpFl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [q/Abz'i  
      { JRSSn]pw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dRj|g  
    } IhA5Wt0j  
} ; w8kOVN2b  
2q3+0Et8  
AG!w4Ky`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :uWw8`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e?7& M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |$Xl/)Oq  
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。 |+iws8xK?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Pa{%\dsv  
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。。。 O-LO/*5MI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y( 3Bp\6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ?Cl%{2omO  
下面是修改过的unary_op k`0>36  
^C_#<m_k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -i)ZQCE  
class unary_op |&FkksNAl\  
  { 2^^`n1?'  
Left l; :^kZ.6Q@  
   _59huC.  
public : !P)O(i=  
QA<Jr5Ys  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GH+r ?2<  
MC<PM6w  
template < typename T > fjU8gV  
  struct result_1 VH+%a<v"  
  { vU767/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *Eo?k<:zPm  
} ; p(~Yx3$*  
$Hj.{;eC/k  
template < typename T1, typename T2 > MFb9H{LA  
  struct result_2 H`0|tepz  
  { huJ&]"C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kg'o&^/=  
} ; S,Xnzrz  
 #`o2Z  
template < typename T1, typename T2 > pov)Z):}G<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cUA7#1\T=  
  { EJsM(iG]~M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !4^C #{$  
} rNB_W.  
a>GyO&+Dkg  
template < typename T > ~} ,=OF-b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \=6l9Lrj>h  
  { :E:38q,hG  
  return OpClass::execute(lt(t)); y *fDwd~  
} ;i<|9{;  
D^=J|7e  
} ; P@9t;dZN  
%`&2+\`  
1+}{8D_F  
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 zmSUw}-4 N  
好啦,现在才真正完美了。 Q$="_y2cTA  
现在在picker里面就可以这么添加了: v 8$>rwB  
0cJWJOj&  
template < typename Right > =Ur}~w&H8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?XA2&  
  { +\F'iAs@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); joiL{  
} L{h%f4Du#  
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。 NhaI<J  
IW@PF7  
P!+'1KR  
(2:/8\_P  
sB c (gr  
十. bind <8d^^0  
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。 gx\&_) w N  
先来分析一下一段例子 b\-&sM(W"  
h-Fn?  
 B[Zjfc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >rJnayLF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v" OY 1<8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kH]yl 2  
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。 BV>\ McI+  
我们来写个简单的。 ev#;t@^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x)rM/Kq  
对于函数对象类的版本: rzh#CnL3  
iy14mh\ ~  
template < typename Func > `<\1[HJ\  
struct functor_trait W!6qqi{  
  { -5I2ga  
typedef typename Func::result_type result_type; WC.t_"@  
} ; l,,> & F  
对于无参数函数的版本: \ aHVs  
7tcPwCc{  
template < typename Ret > Y@b.sMg{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > " e}3:U5n  
  { \>7^f 3m  
typedef Ret result_type; r9 !Tug*>m  
} ; |b|&XB_<]Z  
对于单参数函数的版本: 7D!u1?]d{  
.8P.)%  
template < typename Ret, typename V1 > "87ghj_}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n(L\||#+  
  { Fv Jd8kV  
typedef Ret result_type; wyQzM6:,yX  
} ; A` AaTP  
对于双参数函数的版本: []A%<EI7  
OnK~3j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8'f4 Od ?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VxXzAeM  
  { ?_Q/}@`  
typedef Ret result_type; ~R &;v3  
} ; "V$Bnz\n  
等等。。。 U)o$WH.b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T+<A`k: -  
y^}6!>Ou:  
template < typename Func > cdG |m[  
struct func_return iTV) NsC}  
  { Xa[?^P  
template < typename T > a)#1{JaoY  
  struct result_1 )J NSZB  
  { S}ECW,K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I<8sI%,s  
} ; stk9Ah  
Vw&HVo  
template < typename T1, typename T2 > * C6a?]  
  struct result_2 IrWD%/$H  
  { d R]Q$CJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y:h}z).  
} ; qg}O/K  
} ; NU*fg`w  
Hw-Z  
NM6Teu_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =pk)3<GwF  
9gEssTkts  
template < typename Func, typename aPicker > = pzn u+,  
class binder_1 ,+ #6Y_  
  { NSFs\a@1  
Func fn; sqS=qC  
aPicker pk;  aKd+CO:  
public : YNBHBK4;  
YTjkPj:  
template < typename T > jOyvDY9\  
  struct result_1 L:k9# 6  
  { D^-7JbE]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !QT'L,_  
} ; !Y:0c#MPH  
a+9 *@z2  
template < typename T1, typename T2 > ;9}pOzF1q  
  struct result_2 2AVa(  
  { H-xFiF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y2[A2Uy$ef  
} ; 1<h>B:  
S#-tOj U*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wV)}a5+  
]D!k&j~P  
template < typename T > zP;cTF(C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PDLpNTBf  
  { IB`>'~s&A  
  return fn(pk(t)); k3t78Qg  
} +~ #U7xgq/  
template < typename T1, typename T2 > Fbp{,V@F2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KnNh9^4"\2  
  { p<v.Q   
  return fn(pk(t1, t2)); :vL1}H<  
} OGrBUP  
} ; .Xdj(_&  
>z`,ch6~  
AC.A'|"]i  
一目了然不是么? )!Bd6-  
最后实现bind Ji;mHFZ*FU  
%G@5!|J  
G3G6IP  
template < typename Func, typename aPicker > f2,1<^{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XIWm>IQ[)  
  { %ObD2)s6:^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9%IlW  
} EHlytG}@  
&-1./?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 XTDE53Js&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 hGf-q?7  
`E\imL  
十一. phoenix dS`Bk6 Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /i)Hb`(S  
-K[782Q  
for_each(v.begin(), v.end(), rQP"Y[  
( !D o,>gO  
do_ ,5|d3dJS  
[ t!_x(u  
  cout << _1 <<   " , " p[WX'M0f  
] * \HRw +cL  
.while_( -- _1), A{<xc[w;p  
cout << var( " \n " ) zx1:`K0bi  
) vRPS4@9'  
); X;!D};;M  
!CjqL~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: P=H+ #  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =w<v3wWN4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2*U.^]~"{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: FyG6 !t%  
g$j6n{Yl  
'Zk<l#"}  
template < typename Cond, typename Actor > Wn!G.(Jq  
class do_while #Nte^E4  
  { ?kt=z4h9(  
Cond cd; jnoL2JR[=-  
Actor act; 30FykNh  
public : ~_!ts{[E  
template < typename T > Xz;b,C&*t  
  struct result_1 .F0]6#(  
  { #B\=Aa`*  
  typedef int result_type; JatHSW7j9  
} ; fo\\o4Qyh  
dyQh:u -  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \Kd7dK9&]  
~"ONAX  
template < typename T > bdV3v`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t ,qul4y}  
  { ui'F'"tPz  
  do >uHS[ _`nM  
    { F ,G,b  
  act(t); Fc0jQ@4=  
  } Ohl} X 1  
  while (cd(t)); h'^FrWaU/  
  return   0 ; N"DY?6  
} a ]1i/3/  
} ; F>:%Cyo0!  
ID8k/t!  
B[NJ^b|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1&|Dsrj  
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。 2 X<nn  
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。 \Tq "mw9P  
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。 kqB\xlS7k  
下面就是产生这个functor的类: Ku3!*n_\  
Kj*m r%IaU  
4`mO+.za1  
template < typename Actor > Rlw9$/D!Z  
class do_while_actor PO ko]@~!i  
  { a'[)9:  
Actor act; X9'xn 0n;  
public : s!h5hwBY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1<uwU(  
tE!'dpG5)  
template < typename Cond > "2h5m4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A9BxwQU#  
} ; @;9()ad  
xbC~ C~#  
*1;23BiH-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #J+\DhDEPO  
最后,是那个do_ ci7~KewJ*  
R^9"N?Q7;`  
 ,o&<WMD  
class do_while_invoker $T*KaX\{B  
  { N^@ \tg=  
public : II#  
template < typename Actor > /8p&Qf>lJ1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f-vK}'Z`,  
  { 1PU*:58[  
  return do_while_actor < Actor > (act); Cnur"?w@o  
} 3#9M2O\T  
} do_; ~'f8L #[M  
3@X|Gs'_S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %)IrXz>Zh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mcMb*?]  
最后来说说怎么处理break和continue Z90Fcp:R  
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。 Xr2J:1pgg  
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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