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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jf/;`br  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HP]Xh~aP  
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, .4_ ~ku  
g'pE z  
S_?}H  
&[ 3y_,  
  class filler YI%7#L7C  
  { Oq+C<}eg  
public : V_+3@C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %3xH<$Gq5  
} ; v{JCEb&wN  
. s? ''/(  
l*nS gUg  
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: /^#} \<;  
*ZN"+ wf\  
E_ mgYW*5  
CXUNdB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wfo}TGhC  
lJ7k4ua\  
m?[F)<~a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H[-zQ#I9  
O,^,G<`  
>IoOCQQ*  
H7l[5 ib  
二. 战前分析 $9W9*WQL  
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。 +BzKO >  
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 IH>+P]+3"3  
!vImmhI!I  
(B$2)yZY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e#_xDR:  
  /* --------------------------------------------- */ Bct>EWQ  
vector < int *> vp( 10 ); v`wPdb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )j6S<mn  
/* --------------------------------------------- */ 5fVdtJk7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?:U6MjlQ"{  
/* --------------------------------------------- */ 3c9v~5og4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &2QN^)q  
  /* --------------------------------------------- */ rycscE4,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2a? d:21 B  
/* --------------------------------------------- */ \BJnJk!%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w'L;`k;Q  
UKX'A)$  
F+hsIsQ  
bzUc;&WDz  
看了之后,我们可以思考一些问题: YJ3970c/M  
1._1, _2是什么? T*YdGIFO  
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。 l8^^ O   
2._1 = 1是在做什么? r43dnwX  
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。 |nm,5gPNC  
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。 Yq1 ~"he8  
jRgv 8n  
M.|hnGX N  
三. 动工 o^7NZ]m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ui?t@.  
'BUdySng  
^]aDLjD  
P6IhpB59  
template < typename T > Qz<v. _  
class assignment f3yZx!K_Br  
  { {{2ZWK 6|  
T value; A`OU} 'v?L  
public : Dhef|E<  
assignment( const T & v) : value(v) {} #}k^g:l1  
template < typename T2 > A;2?!i#f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r-'j#|^tz  
} ; R \`,Q'3  
{BKI8vy  
:j9;P7&"?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qPzgGbmD9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *B3` #t  
JNMZn/  
[8)Zhw$  
t3bN P K^  
  class holder b,SY(Ce~g  
  { C/]0jAAE7  
public : W}T+8+RU  
template < typename T >  wl9E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cT.1oaAM0  
  { "J[Crm  
  return assignment < T > (t); Gia_B6*Y[  
} oq0G@  
} ; ZYL]|/"J9  
B}*xrPj  
N2~DxVJ5cT  
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: L\n_q6n  
6.K)uQgjmv  
  static holder _1; vk[Km[(U'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1}V_:~7  
#]:nQ (  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4'X^YBm  
而不用手动写一个函数对象。 s6KZV@1  
iCw~4KG  
iLS' 47  
*!.'1J:YJ(  
四. 问题分析 meIY00   
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。 L {\B9b2  
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。 $=H\#e)]Ug  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Lww0LH >  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wcV~z:&^5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Soop)e  
Ng;E]2"  
五. 问题1:一致性 W%Ky#!\-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .;$/nz6vk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j_ :4_zdBy  
%2qvK}  
struct holder ) 8LCmvQ  
  { Zkxt>%20~  
  // x2K.5q>  
  template < typename T > hEEbH@b  
T &   operator ()( const T & r) const Y{2\==~  
  { .s, hl(w,  
  return (T & )r; QEtZ]p1H@  
} r%TgZ5~u  
} ; 5$zC,g*#  
t|%iW%m4  
这样的话assignment也必须相应改动: e `_ [+y  
W~DY-;  
template < typename Left, typename Right > E#_}y}7JY  
class assignment rY($+O@a<  
  { 2&5"m;<  
Left l; {mueP6Gz@J  
Right r; (obeEH5J  
public : Q=w\)qJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )e{~x u  
template < typename T2 > 6AzH'H F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t ZF G`'/  
} ;  H\)on"  
Ym0Xl(Se  
同时,holder的operator=也需要改动: 6K* 7%8Y/G  
{)jQbAr(G  
template < typename T > tQUp1i{j\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;XGG&M%3  
  { Y_f6y 9?ZE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yjN|PqtSV  
} [l'~>  
PsLuyGR.<  
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? 6{<1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J}<k`af  
.cle^P  
return l(rhs) = r; )LH nDx  
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。 3!ulBiMh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~f ){`ZJc  
Ok O;V6`  
template < typename Tp > HtS:'~DYo  
class constant_t 1LcQ*d  
  { g^8bY=* .  
  const Tp t; '&s:,o-p  
public : Vk>aU3\c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9j9A'Y9(  
template < typename T > rWSw1(sAA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VU)ywIs  
  { 4JP01lq'\  
  return t; DhkzVp_  
} zneK)C8&q3  
} ; P1H`NOC  
7kG>s9O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `<+D<x)(3  
下面就可以修改holder的operator=了 hwkol W  
UGr7,+N&w  
template < typename T > Gl}=Q7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const js7J#b7  
  { CWt,cwFW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y]M/oH  
} E jBEZL|_  
ZK_IK)g  
同时也要修改assignment的operator() )SUT+x(DU  
qFf'RgUtP  
template < typename T2 > A-.jv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [4( TG<I  
现在代码看起来就很一致了。 v@"xEf1n[  
RR^I*kRH  
六. 问题2:链式操作 0B1*N_.L@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $5cLhi"`  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 }q27M  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0>Ecm#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 <;SMczR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Alh%Z\  
3vmLftZE}  
template < typename T > ;c<:"ad(  
struct result_1 JTl 37j  
  { ,Ea.ts>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]@M$.msg@  
} ; In=3#u ,M  
ZXHG2@E)  
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: j:$2 ,?|5  
xzIs,i}U  
template < typename T > F!j@b!J8  
struct   ref r 'pFHX  
  { yIqsZJj  
typedef T & reference; NfS0yQPx  
} ; b 3D:w{l  
template < typename T > GEIMCg(TRj  
struct   ref < T &> kB"Sh_:m  
  { g8!!:fdu  
typedef T & reference; QBY7ZT05Gt  
} ; d*8 c,x  
kn`KU.J.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H>-,1/IY  
p!U#53  
template < typename T > VLu_SXlo*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9v<BO$ ,a  
  { BeaX 0#\  
  return l(t) = r(t); C[? itk!  
} @+B .<@V  
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。 [,|KVc=&H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Rm)vY}v  
NZ9`8&93  
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 J'^BxN&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ANp4yy+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W[j =!o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "op1xto  
最后的布局是: kH1l -mxz  
                Add !bT0kP$3}  
              /   \ ~$!eB/6ty  
            Divide   5 !);}zW!  
            /   \ &g.w~KWa  
          _1     3 (al7/EhY  
似乎一切都解决了?不。 fZxZ):7i  
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。 Nki18ud#  
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。 iN+p>3w^l  
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: mcS/-DaN?  
}+i ZY\t  
template < typename Right > SX/yY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =?vk n  
Right & rt) const z=BX-)  
  { i LK8Wnrq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l yO_rZT  
} J0mY=vX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w0^(jMQe^  
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。 *G>V`||RW  
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。 qV9`  
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。 `S{< $:D  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 burEo.=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? @Mt6O _V  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: L'"20=sf  
REnRpp$  
template < class Action > wL5IAkq  
class picker : public Action ch \*/  
  { ;&;coH8`  
public : bN<c5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d7$H})[^  
  // all the operator overloaded NVeb,Pf  
} ; Ai(M06P:h  
IP&En8W+  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >OZ+k(saL  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .eK1xwhJ  
i "62+  
template < typename Right > 4h:Oo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7$,["cJX  
  { L>xcgV7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [UR+G8X21m  
} ^ylJ_lN&=1  
!ny; YV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A}OV>yM  
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。 %w/o#*j<;  
V:QfI  
template < typename T >   struct picker_maker kh^AH6{2  
  { qSkt }F%'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p^5B_r:  
} ; xm/v :hl=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }@SZ!-t%rD  
  { .Z'CqBr[:  
typedef picker < T > result; 6"-LGK:  
} ; -NiFO  
A{y3yH`#h  
下面总的结构就有了: 3vQ?vS|2  
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。 g0cCw2S  
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。 UyD=x(li  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H,:Cg:E/^  
至此链式操作完美实现。 p Ic ;9  
dm)V \?b  
a%Mbq;  
七. 问题3 K34ca-~  
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。 ;# {XNq<1  
[WY NA-O  
template < typename T1, typename T2 > _ nS';48  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }Jh!B|  
  { <*2.B~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ehO F@IA_  
} T/)$}#w0i  
AG/nX?u7)t  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *)L%pH>`  
e>uV8!u  
template < typename T1, typename T2 > &tLg}7?iB  
struct result_2 >pG]#Z g  
  { !i.`m-J*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7bQ#M )}  
} ; P.&,nFIg3  
!COaPrg  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? s/`4]B;2U  
这个差事就留给了holder自己。 k-b_ <Tbo|  
    q<,?:g$k  
}1N)3~  
template < int Order > `@")R-  
class holder; s-*8=  
template <> YPf&y"E&H  
class holder < 1 > %DgU  
  { XH1so1h  
public : 04WKAP'c N  
template < typename T > pOlQOdl  
  struct result_1 fHlmy[V+M  
  { 67/hhO  
  typedef T & result; 2EQ:mjxk  
} ; 2X]2;W)S;  
template < typename T1, typename T2 > g#9KG  
  struct result_2 /<zBcpVNV  
  { n KDX=73  
  typedef T1 & result; +3]@0VM26;  
} ; m-*du(  
template < typename T > 6LNm>O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9);a0}*5  
  { _S2QY7/  
  return (T & )r; "MZVwl"E#  
} ToDNBt.u{+  
template < typename T1, typename T2 > yY`<t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jVi''#F?f  
  { UMx>n18;f9  
  return (T1 & )r1; 'n)M0e  
} <3Co/.VQd  
} ; Uu }ai."iB  
~WR6rc  
template <> <`H:Am`  
class holder < 2 > S"5</*  
  { r\ ` R$  
public : -[0)n{AVvU  
template < typename T > ]*[S# Jk  
  struct result_1 3$(1LN  
  { ,Z&"@g  
  typedef T & result; j= ]WAjT  
} ; ~?[%uGI0h  
template < typename T1, typename T2 > l'B`f)  
  struct result_2 QmT]~4PqS  
  { 5<,}^4wWZ  
  typedef T2 & result; :E@"4O?<Y)  
} ; -]W AB9  
template < typename T > c<pr1g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [M Z'i/  
  { @e$z Ej5  
  return (T & )r; !;zacw  
} 224I%x.,  
template < typename T1, typename T2 > {j ${i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t}_qtO7>  
  { [KVBT;q6  
  return (T2 & )r2; 5s;HF |2x  
} ^|>vK,q$I  
} ; 3~a!h3.f  
J@p[v3W  
/NMd GKr  
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> >。 BT`D|<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MFiX8zwhx+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |v[{k>7f  
% 89f<F\V  
return l(i, j) = r(i, j); ;}=v|Dr&I.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A4Q8^^byY  
Y.[^3  
  return ( int & )i; $-jj%x\}  
  return ( int & )j; <M7@JgC &  
最后执行i = j; EAj2uV  
可见,参数被正确的选择了。 wrac\.  
UT==x<  
WnvuB.(@3  
efl6U/'Ij  
pWO,yxr:  
八. 中期总结 o*'J8El\y^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: l?pZdAE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,DXNq`24  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J+Q ;'J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2/E3~X7  
5?kF'yksR  
@Zjy"u  
UccnQZ7/I  
q 1Rk'k4+  
]wER&/v"  
九. 简化 8QXxRD;0:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 UfOF's_'<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B9>3xxp(by  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |Y0BnyGK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kbM4v G  
  +-*/&|^等 ,*@m<{DX)  
2. 返回引用。 kJZBQ<^  
  =,各种复合赋值等 HZkC3$  
3. 返回固定类型。 Ac^}wXp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _F;(#D  
4. 原样返回。 FC.y%P,  
  operator, l`[*b_ Xt  
5. 返回解引用的类型。 B&O931E7  
  operator*(单目) fS w00F{T  
6. 返回地址。 ?h<I:[oZ  
  operator&(单目) VkRvmKYl  
7. 下表访问返回类型。 x6.an_W6  
  operator[] s'tmak-}|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <,`=m|z9k  
  operator<<和operator>> 2%rAf8=  
O5{ >k  
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。 O-U_Zx0zd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [ 3]!*Cd  
%a{cJ6P  
template < typename Left > w`CGDF\Oo  
struct value_return e7{3:y|]d3  
  { *jCXH<?R  
template < typename T > K0g<11}(Yg  
  struct result_1 HulN84  
  { Hhx<k{B@7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,fT5I6l  
} ; S^c5  
p*-o33Ve  
template < typename T1, typename T2 > T,TKt%  
  struct result_2 rk-}@vp  
  { DSM,dO'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kK16+`\+  
} ; cr27q6_  
} ; vMRM/.  
|F iL1_  
i(a2FKLy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait gX{V>T(<  
A%"mySW  
下面我们来剥离functor中的operator() HZ>Xm6DnC5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +s V$s]U  
0"ZB|^c=  
return l(t) op r(t) kgEGL]G>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G!ty@ Fx  
return op l(t) ",B92[}Ar  
return op l(t1, t2) xzyV| (  
return l(t) op 5dXC  
return l(t1, t2) op i jg'X#E  
return l(t)[r(t)] $83TA> <a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ']Nw{}eS`  
so9h6K{qcp  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: W&;X+XA_W  
单目: return f(l(t), r(t)); S_y!4;]ox  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3G~ T_J&  
双目: return f(l(t)); B;SYO>.W  
return f(l(t1, t2)); PxM]3Aoa  
下面就是f的实现,以operator/为例 0mF3Vs`-Q  
IMmoq={ (z  
struct meta_divide ;4z6="<Y  
  { &\F`M|c  
template < typename T1, typename T2 > g|9' Lk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R.Ao%VT  
  { 8*V3g_z  
  return t1 / t2; LR@rn2Z  
} -|~6Zf"  
} ; DDwH9*  
4l@*x^F  
这个工作可以让宏来做: G[)Ll=  
Ep|W>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aW$sd)  
template < typename T1, typename T2 > \ a<kx95  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a-MDZT<xA+  
以后可以直接用 5)wz`OS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) razVO]]E  
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 ?dl7!I@<E<  
(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。。。) .,)NDG4Q  
0V uG(O  
@{+c6.*}  
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 s_N?Y)lS+(  
!_QE|tVeR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .RxH-]xk  
class unary_op : public Rettype V2W)%c'  
  { I0h/x5  
    Left l; XkHO=  
public : oP$NTy[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X2 c<.  
}oIA*:5  
template < typename T > ZZL.&Ho  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G'^Qi}o  
      { ^w5`YI4<  
      return FuncType::execute(l(t)); Z!0D97^  
    } @MWrUx  
6 D_3Hwrs  
    template < typename T1, typename T2 > c:.k2u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3fgVvt-2  
      { h2# G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \{ r%.G  
    } lEL&tZ}  
} ; 2>80Qp!xO  
@" UoQ_h%  
cT'D2Yeq  
同样还可以申明一个binary_op FaYDa  
GS_'&Yj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _Qs=v0B//  
class binary_op : public Rettype ^31X-}t v  
  { Q&}`( ]k  
    Left l; -& I)3  
Right r; R*3x{DNL  
public : R#eY@N}\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7%) F]  
~4S@kYe{3K  
template < typename T > :@a8>i1&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hg_@Ui@[z  
      { 9!6sf GZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rH"&  
    } $TyV< G  
S 'S|k7Lp  
    template < typename T1, typename T2 > Lt $LXE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P!q! +g  
      { |j($2.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {s&6C-  
    } ~1jSz-s  
} ; JE9SPFQx9M  
{hr>m,O%  
Hy`Ee7>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :QT0[P5O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H,bYzWsrPo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) } QVREj  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _yw]Cacr\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o{5es  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 th]1> .  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ys`"-o[*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) pT\>kqmj  
下面是修改过的unary_op \yP\@cpY{  
,) ^4H>~V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > OBp<A+a  
class unary_op BO)K=gl;8  
  { `./$hh  
Left l; f-6-!  
  MA1.I4dm  
public : ]f#1G$  
Loo48  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c `C /U7j  
>|Ps23J#  
template < typename T > {,61V;Bpm  
  struct result_1 [9dW9[Z+!  
  { ,$BbJQ5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O}5mDx  
} ; {}!`v%z  
&Jw]3U5J  
template < typename T1, typename T2 > &qKJN#NM@  
  struct result_2 V`Ve__5;  
  { Rg@W0Bc)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y|$3%t  
} ; Q'xZ\t  
d;1%Ei3K  
template < typename T1, typename T2 > z2p@d1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Al&)8x{p  
  { O]&DDzo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g*t(%;_m  
} iv@ey-,<  
OtK=UtVI  
template < typename T > vZ3/t8$*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yU'Fyul  
  { &cy @Be}|T  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0RmQfD>  
} t:|knZq  
P(B:tg  
} ; KtH-QQDluj  
92zo+bc  
C 8 [W  
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 h~|B/.[R:3  
好啦,现在才真正完美了。 )w\E^  
现在在picker里面就可以这么添加了: {Yp>h5nwM_  
it?l! ~  
template < typename Right > 2eNA#^T=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3zi(|B[,?  
  { 1C) l) pV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "W!Uxc  
} ,.Xqb~  
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。 hes$LH  
cF6eMml;  
^=kUNyY  
HjG!pO{  
l!U F`C0g  
十. bind \Nd8,hE  
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。 CF"u8yE  
先来分析一下一段例子 'Bul_D4B  
L O)&|9xw  
<i}lP/U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8bl&-F `  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y [8~M8QX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .C$4jR.KC  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |j3fS[.$  
我们来写个简单的。 k4WUfL d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: L{XNOf3  
对于函数对象类的版本: gr]:u4}  
X'BFR]cm  
template < typename Func > ca~nfo  
struct functor_trait @nIoYT='  
  { @&H Tt  
typedef typename Func::result_type result_type; -1^dOG6*  
} ; dS9L(&  
对于无参数函数的版本: B5FRe'UC  
`+Ko{rf+9  
template < typename Ret > +\r=/""DW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4@|"1D3  
  { yCk9Xc  
typedef Ret result_type; >;|~ z\8  
} ; Ih_2")d  
对于单参数函数的版本: Z.:g8Xl-6  
mR JX,  
template < typename Ret, typename V1 > RE*;_DF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |"7F`M96I  
  { OB-gH3:  
typedef Ret result_type; *>b*I4dz  
} ; %OS}BAh^i  
对于双参数函数的版本: u7L!&/6On  
>\J({/ #O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O+ ].'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Pr|:nJs  
  { fC1PPgQ\  
typedef Ret result_type; ^Bkwbj  
} ; _T[7N|'O  
等等。。。 a g=,oYn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G.ag$KF  
V(/ @$&  
template < typename Func > 8Jnl!4  
struct func_return /3( a'o[  
  { }ZPO^4H;-  
template < typename T > HfQZRDH  
  struct result_1 /HlLfW  
  { &356   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?_hKhn%K9  
} ; )83UF r4kP  
<m") 2dJ  
template < typename T1, typename T2 > ?\_\pa/+  
  struct result_2 }cl~Vo-mp  
  { eN]AJ%Ig  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8 K7.; t1  
} ; km%c0:  
} ; 2;!,:bFb  
k`#OXLR  
k)'y;{IN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G {wIY"~4  
960[.99  
template < typename Func, typename aPicker > ar+ j`QIe  
class binder_1 rt5FecX\  
  { c,wYXnJ_t  
Func fn; &Nzq/~uqP  
aPicker pk; NI^=cN,l  
public : |@Cx%aEKU  
rGNYu\\  
template < typename T > % ~!A,  
  struct result_1 2h_XfY'3pX  
  { g>L4N.ZH_v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YU*u!  
} ; QL_vWG -  
xEULV4Qw  
template < typename T1, typename T2 > }8joltf  
  struct result_2 C2l=7+X#W  
  { 2N)siH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Rw j4  
} ; tWT ,U[  
mgO D J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P@LFX[HtM  
&?(<6v7  
template < typename T > !]^,!7x,8j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CtEpS<*c  
  { TnuNoMD.  
  return fn(pk(t)); #o>~@.S#:0  
} c8@zpkMj/  
template < typename T1, typename T2 > E:_m6 m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D'F j"&LK  
  { qdss(LZ  
  return fn(pk(t1, t2)); O)2==_f\  
} .el&\Jt  
} ; WNO|ziy  
1" k_l.\,0  
vS@;D7ep  
一目了然不是么? PG51+#  
最后实现bind -VC k k  
-l:4I6-hi  
_S$ SL%;\  
template < typename Func, typename aPicker >  xJ&E2Bf  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RWX?B  
  { 3Ygt!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %ZKP d8  
} ?QJS6i'k  
hggP9I :s,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zp4aiMn1F  
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。 q=,  
,$H[DX  
十一. phoenix ;?q>F3 n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .eNeq C  
pW y+oZ  
for_each(v.begin(), v.end(), tz6N,4J?  
( tPQjjoh  
do_ I`% ]1{  
[ UPE9e   
  cout << _1 <<   " , " Xur{nk~?  
] 6d# 7  
.while_( -- _1), C>MEgGP  
cout << var( " \n " ) \dx$G?R  
) jmE\+yz  
); 7o99@K,  
:l;SG=scx  
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: w3<%wN>tE  
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 0gIJ&h6*f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?q*,,+'0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PLV-De  
$2kZM4  
;YfKG8(0  
template < typename Cond, typename Actor > ?D\6@G:,#@  
class do_while m9Pzy^g1  
  { ,f[`C-\Q%  
Cond cd; 3* v&6/K  
Actor act; Gg,&~ jHib  
public : gP 13n!7  
template < typename T > '(6 ^O=  
  struct result_1 >V,i7v*?  
  { Z=I+_p_G  
  typedef int result_type; jYxmU8  
} ; B-.QGf8K.  
+YX *.dW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xY=%+o.?*  
-W\1n#J  
template < typename T > &{R]v/{p]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (K74Qg  
  { s(?A=JJ  
  do 4nz$J a)  
    {  {F'~1qf  
  act(t); 5ns.||%k  
  } y@'~fI!E4  
  while (cd(t)); ,,Ia4c  
  return   0 ; bT8 ?(Iu  
} \'>8 (i~  
} ; Rf4}4ixkj  
#;lB5) oe  
!RPPwvNk4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h!!7LPxt  
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。 ^5{0mn_4i  
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。 4e!>A  
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。 M3EB=tU  
下面就是产生这个functor的类: Z37%jdr  
l`b%imX  
&UextGk7  
template < typename Actor > xU LcS :Q  
class do_while_actor ^}{`bw{  
  { ]nQC  
Actor act; -LnNA`-  
public : -]-?>gkN5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `at>X&Ce,  
AnW72|=A(  
template < typename Cond > u 6"v}gN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kKHGcm^r  
} ; 'VQ mK#  
$j"TPkW{M  
qJZ:\u8oO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bkSI1m3  
最后,是那个do_ W*!u_]K>  
>>I~v)a>w  
\)/dFo\l  
class do_while_invoker BK[ YX)  
  { 9C"d7--  
public : lDf:~  
template < typename Actor > IV]2#;OO?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %I^y@2A4`  
  { 0,M1Q~u%.  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y)](jU%o  
} 0XLoGQ=  
} do_; #*v:.0%  
SQhw |QdG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WvVf+| Km  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Eq82?+9  
最后来说说怎么处理break和continue `/+PZqdC  
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。 a(|,KWHn  
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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