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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U/{6% Qy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ddju~510  
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, TCKu,}s  
2;3f=$3  
Y]|:?G7l]  
ecJ6  
  class filler F/c$v  
  { * *H&+T/B  
public : ./6<r OW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >JwLk[=j  
} ; |Hr:S":9  
B@YyQ'  
1j-te-}"c  
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: 3riw1r;Q  
w~R`D  
 kzmQm  
Ck =;1sGh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e-hjC6Q U  
TJ8E"t*)  
pv!oz2w1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LjFqZrH  
4\ c,)U}  
[P4$Khu$  
:wqC8&V  
二. 战前分析 pE.PX 8  
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。 Uggw-sRU  
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 C Wo1.pVw  
P>Euq'ajX  
W/ay.I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rX7QbAB  
  /* --------------------------------------------- */ FXdD4X)  
vector < int *> vp( 10 ); X.F^$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wXjFLg!g?  
/* --------------------------------------------- */ |%a4` w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5v\!]?(O;  
/* --------------------------------------------- */ (UCK;k  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q@5K6yE  
  /* --------------------------------------------- */ m9}AG Rj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }V;+l8  
/* --------------------------------------------- */ ]'~vI/p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l&YKD,H};  
-tsDMji~V  
~9\WFF/  
BElJB&I  
看了之后,我们可以思考一些问题: JPM))4YDR  
1._1, _2是什么? L%}zVCg  
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。 tGdf/aTjy  
2._1 = 1是在做什么? &M/0g]4p  
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。 CRve.e8J  
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。 Awv`)"RAR  
RC|!+ TD  
/"H`.LD.?  
三. 动工 w=h1pwY  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f~OU*P>V@  
 8@{OR"Ec  
kPBV6+d~  
{K{EOB_u  
template < typename T > Xd E`d.  
class assignment r,goRK.  
  { d%I" /8-J  
T value; C9DJO:f.2y  
public : m@`8A  
assignment( const T & v) : value(v) {} , B&fFis  
template < typename T2 > I\?9+3 XnQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K-<^ $VWh  
} ; R:JX<Ba  
X0;4_,=  
H xV#WoYKj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !|q<E0@w\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment plu$h-$d  
p47S^gW  
&bz:K8c  
GSoZx0  
  class holder qrvsjYi*w  
  { dUgrKDNyA  
public : Uq_j\A;c  
template < typename T > ' /Bidb?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ogt]_  
  { !{n<K:x1  
  return assignment < T > (t); 6J~12TU,  
} o[ENp'r  
} ; O<)y-nx;X  
22<0DhJ  
ki0V8]HP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: MF6 0-VE  
_mS!XF~`P  
  static holder _1; 0U/K7sZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c(co\A.]:6  
DcIvhBp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B{oU,3U>  
而不用手动写一个函数对象。 to8X=80-3  
JxLf?ad.  
TvNY:m6.%  
FG3UZVUg9  
四. 问题分析 dw~p?[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "x941 }  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Z34Wbun4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KV|}#<dD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )2UZ% ?V#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jEc|]E  
IvpcSam'  
五. 问题1:一致性 ;Zj]~|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;U: {/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2,vB'CAI  
7:]Pl=:X  
struct holder J`IDlGFYp  
  { Z=4{Vv*  
  // ,y9iKkg  
  template < typename T > lT\a2.E  
T &   operator ()( const T & r) const /!}'t  
  { >U1R.B7f  
  return (T & )r; H* ,,^  
} n\I#CH0V  
} ; _8}QlT  
s%iOUL2/  
这样的话assignment也必须相应改动: } B396X  
Kx"<J@  
template < typename Left, typename Right > SxyONp.$\  
class assignment w|mb4AyL{?  
  { KtS)'jf  
Left l; :RSz4  
Right r; EA.D}XC  
public : 4GG>!@|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C=uZ1xg*,  
template < typename T2 > o }Tz"bN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E6Rz@"^XV  
} ; R j~  
TUT][ =.=  
同时,holder的operator=也需要改动: ^1:U'jIXO  
3:"]Rn([P  
template < typename T > c/L>>t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Mh(]3\  
  { 6m.k;'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~,D@8tv  
} GN#<yv$av  
in<Rq"L  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 " +KJop  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5ep/h5*/  
j4FeSGa  
return l(rhs) = r; Lf:uNl*D  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 oHM ]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |vte=)%  
&"_u}I&\  
template < typename Tp > " "O"  
class constant_t )Fd HV;K  
  { rQ4*k'lA:  
  const Tp t; a/~aFmu6b  
public : =k}SD96  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3`O?16O  
template < typename T > }}QTHR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G{aT2c  
  { Q|}a R:4  
  return t; |CgnCUv+  
} {^{p,9  
} ; T0Yiayt  
QU{Ech'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r8xyd"Axy  
下面就可以修改holder的operator=了 * v8Ts  
~/_9P Fk  
template < typename T > =1h9rlFj"D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "O+5R(XT  
  { nmlPX7!{$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); E{=2\Wkcp  
}  O#nR>1h  
E}CiQUx  
同时也要修改assignment的operator() R cY>k  
kH*Pn'  
template < typename T2 > *IlaM'[*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yTE%hHH]&[  
现在代码看起来就很一致了。 &a!BD/  
!.7udYmB  
六. 问题2:链式操作 D0Z\Vvy  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B}OY /J/*8  
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。 Gx?+9C V  
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。 DPe]daF  
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。 ^x*nq3^h\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4A{|[}!  
nU+tM~C%a  
template < typename T > g}&hl"j  
struct result_1 k.h`Cji@  
  { Z>F^C}8f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C7T(+Wd!,  
} ; \u`)kJ5o1  
: Ud[f`t  
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: ]u-SL md  
:&}odx!-!C  
template < typename T > '"pd  
struct   ref 3[p_!eoW  
  { 0uVv<Q~  
typedef T & reference; -O:_!\uA  
} ; hlvt$Jwq  
template < typename T > >,C4rC+:XN  
struct   ref < T &> R~L0{` 0  
  { tc_f;S`k  
typedef T & reference; p\wJD1s  
} ; lM\LN^f5*  
zHB_{(o7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z;]CmR@Ki  
N)R[6u}  
template < typename T > q^8EOAvnZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k1z$e*u&r  
  { $ E1Tb{'  
  return l(t) = r(t); 0X..e$ '  
} rgIrr5  
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。 71FeDpe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6XEZ4QP}  
`U!y&Q$,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 GYRYbiwqdi  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O@8pC+#`Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 W:&R~R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 k!jNOqbb  
最后的布局是: J.*XXM- V  
                Add K5 3MMH[q#  
              /   \ S6nhvU:  
            Divide   5 qOCJTOg7  
            /   \ gLD`wfZR  
          _1     3 )G^TW'9  
似乎一切都解决了?不。 1F[L"W;r  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 bTmL5}n  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #$S}3 o  
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: @z6!a  
i;\s.wrzH  
template < typename Right > HCA{pR`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -ML6d&cm  
Right & rt) const B,$l4m4  
  { &znH!AQ0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <>SdVif]  
} wyc D>hc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )\/ =M*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 yT OyDm-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 XR# ;{p+b  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 a+41|)pt  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 /%x7+Rl\-^  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1ZJ4*bn  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ]rd/;kg.S  
UyYfpL"$A"  
template < class Action > _cJ[ FP1  
class picker : public Action 9~AWng  
  { ,a|@d} U  
public : hp!d/X=J_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <T,A&`/  
  // all the operator overloaded `ue[q!Qq  
} ; ~d>%,?zz  
`linG1mF  
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。 8"'x)y  
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: '3tw<k!1{.  
TT!ET<ciN  
template < typename Right > *}b]rjsj  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hP?fMW$V  
  { ^~ =9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~9pM%N V  
} l?N`{ ,1^  
>.9eBz@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9 wa,k  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]o.vB}WsY  
\9c$`nn  
template < typename T >   struct picker_maker ZwI 1* f  
  { jrJR1npB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5vp|?-\h>  
} ; A;K(J4y*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g9tu %cIkR  
  { %Tcf6cK"  
typedef picker < T > result; -<f/\U  
} ; >mu)/kl  
 I?Y d   
下面总的结构就有了: 54p tP  
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。 %5</ d5.  
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。 R|,7d:k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x2wg^$F*oO  
至此链式操作完美实现。 w*LbH]l<-  
Evu=M-?  
<zB*'m  
七. 问题3 7Ur?ep  
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。 WnxEu3U  
`"y`AY/N  
template < typename T1, typename T2 > w8M2N]&:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,TC~~EWq  
  { y>o>WN<q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $%qg"  
} QEJGnl676  
E:A!wS`"  
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: IhonnLLW  
H3FW52pjX  
template < typename T1, typename T2 > Z[#IfbYt  
struct result_2 ;_JH:}j  
  { n[k1np$7?6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?T*";_o,B  
} ; XF,<i1ZlM  
)q^ Bj$  
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? P;91~``b-  
这个差事就留给了holder自己。 f@z*3I;  
    -zfoRU v  
D&{ *AH%Q  
template < int Order > D5A=,\uk  
class holder; 0Qd%iP)6  
template <> ym%slg  
class holder < 1 > iyM^[/-R6  
  { hw,^G5m  
public : >]$aoA#  
template < typename T > }C6@c1myq-  
  struct result_1 Q7Ij4  
  { c?6d2jH.  
  typedef T & result; \KM|f9-b  
} ; F-0UdV  
template < typename T1, typename T2 > H^(L90  
  struct result_2 'F_}xMU  
  { }=@zj6AC  
  typedef T1 & result; T0 |H9>M  
} ; YdOUv|tZC  
template < typename T > P#tvm,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'V!kL, 9ES  
  { zXre~b03ZS  
  return (T & )r; = HE m)  
} `BT*,6a  
template < typename T1, typename T2 > {yq8<?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TbNGgjT  
  { [&VxaJ("3  
  return (T1 & )r1; lizTRVBE  
} Fj=NiZ=  
} ; 0'yyfz  
U"5q;9#q  
template <> ])$S\fFm  
class holder < 2 > {+=i?  
  { `SOhG?Zo  
public : LM1b I4  
template < typename T > 'j79GC0  
  struct result_1 %W;u}`  
  { vjTwv+B"  
  typedef T & result; Es;;t83p  
} ; \3^Pjx  
template < typename T1, typename T2 > I'IB_YRL4  
  struct result_2 !<Z{@7oH  
  { a$+#V=bA  
  typedef T2 & result; @d)a~[pm  
} ; oh&Y< d0  
template < typename T > XZO<dhZX:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OV|Z=EwJ  
  { @hT;Bo2G]  
  return (T & )r; _i@x@:_l  
} 1q!sKoJ<  
template < typename T1, typename T2 > M {xie  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eTZ`q_LfI1  
  { lIq~~cv)  
  return (T2 & )r2; O,9X8$5H-a  
} >eo8  
} ; k+\7B}7F  
q3\!$IM.  
I7Zq}Pxa  
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> >。 kPJ~X0Fr{t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?UK:sF| (O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +"=~o5k3Q  
>B~?dTm  
return l(i, j) = r(i, j); ,k%8yK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nHU3%%%cU  
Y n>{4BZ>#  
  return ( int & )i; 6D^%'[4t  
  return ( int & )j; r}@< K  
最后执行i = j; =g2\CIlVU6  
可见,参数被正确的选择了。 )dg UmN  
0*{p Oe/u  
):E'`ZP!F  
AI fk"2  
w:R]!e_6\9  
八. 中期总结 V'yxqI?  
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: oZvG3_H4.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m/N(%oMWB=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6SAQDE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m t.,4  
4`0;^K.  
+-k`x0v  
/O"0L/hc^  
gT7I9 (x!W  
$y4M#yv  
九. 简化 JOHp?3"4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Bcm=G""  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %#Q #N,fw  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 7eH@n <]Y2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /2'c>  
  +-*/&|^等 qid1b b  
2. 返回引用。 "2K|#,%N  
  =,各种复合赋值等 ]eL~L_[G\  
3. 返回固定类型。 }'_:XKLj  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -(  ER4#  
4. 原样返回。 h=mv9=x  
  operator, :O#gJob-%s  
5. 返回解引用的类型。 JgZdS-~  
  operator*(单目) "U{mMd!9L  
6. 返回地址。 qZc)Sa.S  
  operator&(单目) Ot"(uW4$[  
7. 下表访问返回类型。 dK7 ^  
  operator[] CY\mU_.b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y7 <(,uT  
  operator<<和operator>> /^WE@r[:  
)xbqQW7%0+  
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。 7dx4~dF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rr6"Y&v  
Z~B+*HF  
template < typename Left > 1r&AB!Z #  
struct value_return QD6Z=>?S  
  { )S"o{N3B  
template < typename T > <#!8?o&i  
  struct result_1 ,P1G ?,y  
  { kfIbgya   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &A#90xzF  
} ; D`5: JR-{  
5vl2yN  
template < typename T1, typename T2 > EID(M.G  
  struct result_2 -kt1t@O  
  { _2xuzmz0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0c{Gr 0[>  
} ; p@`4 Qz  
} ; |HT)/UZ|  
|c BHBd  
Zj5NWzj X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pzYG?9cwz  
!vi4* @:  
下面我们来剥离functor中的operator() M|aQ)ivh3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Oym]&SrbS  
`_6@3-%  
return l(t) op r(t) a:wJ/ p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +2f> M4q  
return op l(t) l %]<-  
return op l(t1, t2) g!z8oPT  
return l(t) op i$2MjFC-  
return l(t1, t2) op HM;4=%  
return l(t)[r(t)] ` C/fF_YA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Gu<W:n[  
i,^>uf  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: LjX&' ,  
单目: return f(l(t), r(t)); *YMXiYJR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YlxUx  
双目: return f(l(t)); VN1# 8{  
return f(l(t1, t2)); LH1BZ(5g  
下面就是f的实现,以operator/为例 +X{cN5Y K  
d;IJ0xB+by  
struct meta_divide F12S(5Z0%  
  { 6i55Ja  
template < typename T1, typename T2 > 4h[2C6 \+`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9Vh_XBgP  
  { _q2`m  
  return t1 / t2; 3BuD/bs  
} =2Pz$q*ub  
} ; MX%|hIOpr  
}"!6Xm  
这个工作可以让宏来做: i@sCMCu6  
pvK \fSr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1j_aH#Fz:  
template < typename T1, typename T2 > \ }C9VTJs|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &n,xGIG  
以后可以直接用 0f EZD$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xow6@M,  
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 dpl"}+  
(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。。。) Vu^Q4Z  
2*b# +b  
!^rITiy  
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 UzP@{?  
:"h Pg]'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m(Pz7U.Q  
class unary_op : public Rettype 3g4vpKg6c  
  { R|d^M&K,  
    Left l; <<~lV5  
public : ^*j[&:d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j58Dki->.  
PkZf(=-X  
template < typename T > Ej9/_0lt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W\ZV0T;<]  
      { fwz5{>ON]  
      return FuncType::execute(l(t)); D"1vw<Ak  
    } j X^&4f  
C"V?yDy2~  
    template < typename T1, typename T2 > fbW,0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4IH0un  
      { 0Te)s3X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q| de*~@-P  
    } x(T!I&i={  
} ; T/X?ZK(T  
I3F6-gH  
6jQ&dN{=qB  
同样还可以申明一个binary_op ; +#za?w  
M,=@|U/B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4OB~h]Vc  
class binary_op : public Rettype y"%iD`{  
  { kM}ic(K  
    Left l; Z:r$;`K/  
Right r; oqQ?2k<@  
public : 3<Pyr-z h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bRY4yT  
^+Y-=2u:  
template < typename T > .T N`p*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bHlDm~5  
      { -O5(%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A$$R_3ne  
    } RLeSA\di  
%<bG%V(  
    template < typename T1, typename T2 > T5X'D(\|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2!"\;/  
      { LmT[N@>"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8{U]ATx'(  
    } !Barc ,kA  
} ; C$]%1<-Iv]  
,sQ0atk7ma  
Ra15d^  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 o 0cc+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H8Z Z@@ qm  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !EyGJa[ i  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8M(|{~~3:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! is _ dPc  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Q'%5"&XFD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J7 zVi  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !<UEq`2  
下面是修改过的unary_op Z1MJ!{@6  
?AM 8*w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :w&)XI34  
class unary_op ~*Sbn~U  
  { %I2xK.8=  
Left l; 2 |kH%  
  DRFuvU+e  
public : JCU3\39}  
"gl:4|i '  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M}KM]<  
<^X'f  
template < typename T > fuIv,lDA  
  struct result_1 \Z7([Gh  
  { o\:f9JL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7! A%6  
} ; V?L$ ys  
b&V]|Z (  
template < typename T1, typename T2 > &j~|3  
  struct result_2 .]sIoB-54  
  { :\w[xqH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7AFS)_w  
} ; CFS3);'<|  
/B#lju!  
template < typename T1, typename T2 > *~lgU4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )DZ-vnZ#t0  
  { ?3E_KGI  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tX`[6`  
} ff5 Lwf{{  
i4n%EDQ  
template < typename T > 4\eX=~C>:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BC0c c[x  
  { 6/WK((Fd  
  return OpClass::execute(lt(t)); K1wN9D{t'  
} pGcx jm  
>a`zkl  
} ; :Kc0ak)<n  
A>1p]#  
]3 8<ly7  
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 j7HlvoZV  
好啦,现在才真正完美了。 ~RLx;  
现在在picker里面就可以这么添加了: ))+9 8iU1s  
<[B[  
template < typename Right > =rO>b{,hs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o:Os_NaD  
  { cPBy(5^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >^\>-U|  
} [#*?uu+ jK  
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。 V1fvQ=9  
?e|:6a+[f  
E<G@LT  
-$MC  
?`*-QG}  
十. bind s2v#evI`+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 sq (063l  
先来分析一下一段例子 en#g<on  
)PoI~km  
U.j\u>a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S%gO6&^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SlJ/OcAf#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !}Ou|r4_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 }ok nB  
我们来写个简单的。 /E  yg*#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?m r@B  
对于函数对象类的版本: "M#`y!__  
W;}u 2GH  
template < typename Func > }GNH)-AG)$  
struct functor_trait n; '~"AG)  
  { 'GdlqbX(%  
typedef typename Func::result_type result_type; J ]^gF|  
} ; A%8`zR  
对于无参数函数的版本: l|tp0[  
&*:)5F5  
template < typename Ret > 7LZb*+>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y<x_v )k-  
  { JO6vzoS3  
typedef Ret result_type; <7-,`   
} ; = Vr[V@  
对于单参数函数的版本: ?UhAjtYIS  
W me1w\0  
template < typename Ret, typename V1 > >,]e[/p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eHyuO)(xH1  
  { oYm{I ~"  
typedef Ret result_type; \V- Y,!~5  
} ; it|:P  
对于双参数函数的版本: e^Wv*OD'  
#V,~d&_k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xjk|O;ak  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S^`9[$KH0  
  { Ty|c@X  
typedef Ret result_type; U)=Z&($T  
} ; h)RM9813<  
等等。。。 H_f2:Za  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <WKz,jh  
j.v _  
template < typename Func > Y'%I at(z  
struct func_return ^F0jI5j).  
  { [)6E) E`_e  
template < typename T > @' :um  
  struct result_1 ^^Q32XC,  
  { e6xjlaKb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~zC fan/  
} ; Gz5@1CF  
|oi49:NXn  
template < typename T1, typename T2 > v6Wf7)d/1  
  struct result_2 VRP.tD  
  { [gr[0aGBc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iKH T  
} ; Uk ;.Hrt.  
} ; b/}0 &VXo  
&r%^wfp  
r9'H7J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 92_H!m/  
'R5l =Wf  
template < typename Func, typename aPicker > WWD@rnsVf  
class binder_1 moI<b\G@  
  { _7H J'  
Func fn; OiEaVPSI;  
aPicker pk; `rJ ~*7-  
public : J` --O(8Ml  
M@[gT?m v1  
template < typename T > ]@T `q R  
  struct result_1 X1qj l_A  
  { N^`Efpvg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; cDyC&}:f  
} ; J|8YB3K,  
y'wW2U/ 1-  
template < typename T1, typename T2 > KCT"a :\  
  struct result_2 +Z(VWu6  
  { :%]R x&08  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uQ+$HzxX  
} ; V)jhyCL  
YVp0}m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :2gO) 'cD  
]-L E'Px|  
template < typename T > ~'\u:Imuo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gy`qEY~B&  
  { HW,55#yG  
  return fn(pk(t)); ZP/=R<<  
} .JKaC>oX  
template < typename T1, typename T2 > LB+=?Mz V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +mv%z3"j;  
  { z{WqICnb  
  return fn(pk(t1, t2)); iPYlTV  
} T`[ZNq+${  
} ; (W/UR9x)|d  
,dMi+c`ax  
dj**,*s  
一目了然不是么? p}X87Zq  
最后实现bind qiJ{X{lI  
8?pZZtad  
hIr^"kVK  
template < typename Func, typename aPicker > ~Nh7C b _  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o-Arfc3Q  
  { bvTkS EN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zz*[JIe  
} q8]k]:r  
# TF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D$ z!wV  
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。 r5wXuA,Um  
%z(=GcWm  
十一. phoenix X/749"23  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7s3<}  
Nuq/_x  
for_each(v.begin(), v.end(), W)O'( D  
( 6E4L4Vb  
do_ JwVv+9hh  
[ th|Q NG  
  cout << _1 <<   " , " aX:$Q }S  
] 6* w;xf  
.while_( -- _1), _ RT}Ee}Y  
cout << var( " \n " ) nzDY!Y  
) mn` Ae=  
); HEN9D/O=  
NebZGD2K  
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: (Cd `~*5  
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 ,r4af<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a@1gMZc*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `r Ql{$9IC  
? GW3E  
m!(K  
template < typename Cond, typename Actor > F4Z0g*^x  
class do_while ,/9|j*9H  
  { Jq)k?WS  
Cond cd; vj0?b/5m  
Actor act; >?<d}9X  
public : Xw5" JE!.  
template < typename T > z"`?<A&u  
  struct result_1 yRDLg c  
  { VvKH]>*  
  typedef int result_type; `#U6`[[  
} ; +__Rk1CVh  
S0yT%V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uM#/  
T94$}- 5/)  
template < typename T >  1qF.0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XwMC/]lK<  
  { d?.x./1[qi  
  do R\?!r4  
    { ysPW<  
  act(t); 24fWj?A|^  
  } { q<l]jn9  
  while (cd(t)); v>R.ou(  
  return   0 ; TmiQq'm[b  
} [XK"$C]jHJ  
} ; &5<lQ1  
#$E vybETx  
,5:86'p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3WS % H17  
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-[kG&  
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。 V>Cf 8>m  
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。 LX'US-B.!  
下面就是产生这个functor的类: $'Z!Y;Ue  
0M p>X  
Yg b#U'|  
template < typename Actor > Z(P#]jI]  
class do_while_actor nFSa~M  
  { wDk[)9#A   
Actor act; wwz<c5  
public : `OWB@_u5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} cjk5><}`H7  
8:bNFgJD  
template < typename Cond > +FR"Gt$g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; K km7L-  
} ; I( e>ff  
';%g^!lM a  
WjB[e>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W%o){+,  
最后,是那个do_ x4K5  
FKP^f\!M  
qsp,Usu/  
class do_while_invoker E7D DMU  
  { -~g3?!+Hb  
public : ;DTNw=  
template < typename Actor > <Jx{Uv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "O`;zC  
  { ?W(f%/B#  
  return do_while_actor < Actor > (act); yLP0w^Q  
} EMo6$(  
} do_; "M tQj}  
>*MB_m2|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %j,Ny}a   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -#r_9HQ,w  
最后来说说怎么处理break和continue 1 /`>Eh  
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。 Dcf`+?3  
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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