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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _')KDy7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %"KBX~3+Kj  
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, \lY26'  
fqF1 - %  
-7pZRnv  
4Yn*q~f  
  class filler UhEnW8^bz1  
  { ]"YG7|EU  
public : xknP `T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =j}00,WH  
} ; t;4{l`dk  
i^gzl_!  
!D6@\  
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: $Z;0/\r%  
 UnO -?  
z{%G  
ChBZGuO:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VTV-$Du[}  
( E0be.  
|~Z+Xl a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "1l d4/  
Q}m)Q('Rk  
Z&21gN  
"0]i4d1l  
二. 战前分析 43(+3$VM7  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2?m'Dy'JE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l$zM|Z1wR`  
1YS{; y[o  
?5+=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); evn ]n  
  /* --------------------------------------------- */ ,I)/ V>u  
vector < int *> vp( 10 ); ft$/-;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hDfsqSK0 /  
/* --------------------------------------------- */ & }}o9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }b~ZpUL!  
/* --------------------------------------------- */ >-]Y%O;}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P/0n) Q  
  /* --------------------------------------------- */ n*'|7#;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2AU_<Hr6  
/* --------------------------------------------- */ \f%jN1z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4m%_#J{  
zf6k%  
i"zWv@1z  
#:2 36^xYS  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5]gd,&^?>  
1._1, _2是什么? iGm[fxQ|  
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。 EAx@a%  
2._1 = 1是在做什么? mO]>(^c  
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。 ?mrG^TV^+r  
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。 !7Ta Vx}`(  
4WDh8U  
_kgw+NA&-H  
三. 动工 RV7l=G9tq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: JZN'U<R  
bf::bV?T  
rsA K0R+  
NtSa# $A  
template < typename T >  s y#CR4X  
class assignment Svy bP&i|  
  { $^d,>hJi  
T value; h_Q9 c  
public : g/'MECB  
assignment( const T & v) : value(v) {} e]$}-i@#  
template < typename T2 > g+Sbl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Uyg5i[&X@  
} ; )f[ B6Y  
J\:R|KaP<p  
<66X Xh.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (3 Two}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %7IugHH9y  
BW}U%B^.  
e478U$  
C'.L20qW  
  class holder wnEyl[ac  
  { ORHp$Un~)  
public : CY s,`  
template < typename T > ${2fr&Tp  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q*(C)/QW  
  { HK.J/Zr  
  return assignment < T > (t); eF\C?4  
} 00TdX|V`  
} ; nJ@hzK.  
Hvk?(\x  
2J;CiEB  
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: f ebh1rUX  
1MSu ]) W  
  static holder _1; H|O}Dsj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M*uG`Eo&  
Sa~C#[V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h!]A(T\J  
而不用手动写一个函数对象。 x~^nlnKVf  
`7ZJB$7D|*  
gV;GC{pY  
b>WT-.b0  
四. 问题分析 |SleSgS<#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 B:.rp.1   
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Zv93cv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BD+?Ad?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 //|Vj | =  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 eW%jDsC  
1L7,x @w  
五. 问题1:一致性 '~ 0&m]N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 89bKnsV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K(2s%  
8EA?'~"  
struct holder x ,W+:l9~s  
  { 9~yuyv4$  
  // ZxQP,Ys_Y  
  template < typename T > JsP<etX  
T &   operator ()( const T & r) const E)>.2{]C>  
  { A_8Xhem${  
  return (T & )r; !#y_vz9  
} ~cv322N   
} ; i1dE.f ;  
'8w}m8{y  
这样的话assignment也必须相应改动: >;Ag7Ex  
qt{lZ_$  
template < typename Left, typename Right > Efp[K}Z^$  
class assignment 3s\}|LqX#  
  { po9f[/s'+o  
Left l; ;{lb_du2:  
Right r; >\?RYy,s$  
public : F5y0(=$T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B@j2^Dr~!  
template < typename T2 > rSa=NpFxLu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YMn*i<m  
} ; <EKTFHJ!  
N&yr?b'!-*  
同时,holder的operator=也需要改动: oNhCa>)/  
NR3h|'eC  
template < typename T > &>f]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ??#SQSU  
  { "IHFme@^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); + mPVI  
} CzDV^Iv;Q{  
=odKi"-6  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ]T<tkvcI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >fi_:o  
qizQt]l  
return l(rhs) = r; 5?Ukf$)x  
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。 a>Wr2gPko  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *C);IdhK%y  
eI9#JM|2  
template < typename Tp > .ah[!O  
class constant_t -^Qm_lN  
  { 8<x& Xd  
  const Tp t; sd%m{P2  
public : 1N[9\Yi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )Ma/] eZ^I  
template < typename T > ce [ Maw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h1H$3TpP  
  { :='I>Gn  
  return t; d}y")q|F  
} F9"Xu-g  
} ; ~s yWORiXm  
W&k@p9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |c>.xt~  
下面就可以修改holder的operator=了 i;atYltEJ2  
18Vn[}]"  
template < typename T > ==UYjbuU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  Cmp5or6d  
  { @?jtB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); { 1_ <\ ~J  
} +/bD9x1H  
q6ZewuV.  
同时也要修改assignment的operator() /M JI^\CA  
]9PG"<^k  
template < typename T2 > `8r$b/6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } peHjKK  
现在代码看起来就很一致了。 'N^*,  
:+ mULUi  
六. 问题2:链式操作 9Z }<H/q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x4/{XRQ  
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。 vvG"rU  
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。 8#\|Y~P  
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。 PD^G$LT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =av0a !  
 q(X7e  
template < typename T > 5F!Qn\{u{  
struct result_1 93Zij<bH?e  
  { p_ f<@WE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MN8>I=p  
} ; g*(z .  
LF @_|o I  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: jO/cdLKX(  
* nFzfV  
template < typename T > 73]8NVm  
struct   ref C/QmtT~`e  
  { )iM( \=1ff  
typedef T & reference; }*U|^$FEU  
} ; @?3^ Ks_  
template < typename T > z9g ++]rkJ  
struct   ref < T &>  ,vO\n^  
  { l S3LX  
typedef T & reference; "\O7_od-  
} ; qH5nw}]  
G0|}s&$yL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w/O'&],x  
;Ce?f=4  
template < typename T > j7MUA#6$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s9a`2Wm  
  { cc*?4C/t  
  return l(t) = r(t); qJ(uak  
} !'~Ldl  
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。 _/z_ X  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 deArH5&!  
TIZ2'q5wg  
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 ||Owdw|{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6u#eLs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Xz^k.4 Y{4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `kxC# &HO  
最后的布局是: ~?Vod|>  
                Add =1dczJHV  
              /   \ W4&8  
            Divide   5 Pj]^ p{>  
            /   \  @--"u_[  
          _1     3 Uz_p-J0  
似乎一切都解决了?不。 @IsUY(Gu  
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。 B* mZxY1  
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。 Qw5(5W[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: x'|9A?ez@Z  
ULxQyY;32  
template < typename Right > \Xmp lG:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g*My1+J!  
Right & rt) const bR) P-9rs  
  { V\x'w*FP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]|eMEN['  
} -%Vh-;Ie(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D{Nd2G  
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。 __xmn{{L6P  
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。 |Vqm1.1/Zv  
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。 z^`4n_(Ygu  
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。 hBX.GFnw  
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? G gA:;f46  
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: |(*btdqy3  
J)B3o$  
template < class Action > SQ> Yf\  
class picker : public Action ]:D&kTc  
  { .eg'Z@o  
public : zO\_^A|8H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Qc-W2%  
  // all the operator overloaded [[^r;XKQ  
} ; Jj [3rt?8  
5I6?gv/  
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。 yN{**?b  
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:  *\xRNgEQ  
XchD3p+uB  
template < typename Right > @H$am  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Od;k}u6;<  
  { D$)F X(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uKXU.u*C  
} aC1 xt(  
-u%o);B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }0E@eL  
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。 hlV(jz  
|tI{MztJ"c  
template < typename T >   struct picker_maker O su 75@3  
  { E'g?44vyw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m#Y[EPF=|  
} ; td!YwN*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xI>HY9i )  
  { H`T8ydNXa  
typedef picker < T > result; %(}%#-X  
} ; )\PPIY>iP  
NG+%H1!$_  
下面总的结构就有了: P*!~Z *"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 `ElJL{Rn  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 G=( ja?d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y 8Dn&W  
至此链式操作完美实现。 uY;7&Lw y1  
cgV5{|P  
w+][L||4c  
七. 问题3 |-Q="7b%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 UA3!28Y&E3  
q,>-4Cm  
template < typename T1, typename T2 > AMe_D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f\u5=!kjN  
  { pP)> x*1  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ha/Gn !l  
} 70F(`;  
l\6.f_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: FIN0~ 8  
Ae8P'FWB>  
template < typename T1, typename T2 > Uqd2{fji=#  
struct result_2 WqRaD=R->;  
  { zbZN-j#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z^Y4:^L~I  
} ; O_P8OA#|  
)U +Pt98"  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )YPu t.  
这个差事就留给了holder自己。 &`B Tw1u  
    9xRor<  
rPx:o}&<  
template < int Order > a=r^?q'/  
class holder; }&Ul(HR  
template <> ^K?Mq1"Db  
class holder < 1 > 9RQw6rL  
  { .B_a3K4'{^  
public : ."h>I @MH  
template < typename T > Ey]P >J  
  struct result_1 t}fU 2Yb  
  { dk.VH!uVb  
  typedef T & result; [ J6q(} f  
} ; (;2]`D [x  
template < typename T1, typename T2 > *3h!&.zm  
  struct result_2 WV,j <x9w  
  { nD!5I@D  
  typedef T1 & result; yr q){W  
} ; qVr?st  
template < typename T > FQO>%=&4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L=)Arj@q  
  { B'-L-]\H  
  return (T & )r; _Bq[c  
} o]WG8Mo-  
template < typename T1, typename T2 > :M\3.7q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const } !1pA5x$  
  { <lf6gb  
  return (T1 & )r1; o(3`-ucD`  
} i4\m/&of3y  
} ; -n]E\"  
5 u^;71  
template <> O;SD90  
class holder < 2 > nhI1`l&  
  { ?vocI  
public : Sj9NhtF]f  
template < typename T > O_[]+5.TX  
  struct result_1 g/jlG%kI}  
  { O`2hTY\  
  typedef T & result; 2R`/Oox   
} ; +I_p\/J?w/  
template < typename T1, typename T2 > IWP[?U=  
  struct result_2 U Y')|2y 5  
  { ?%wM8?  
  typedef T2 & result; )+v' @]r  
} ; Q??nw^8Hi  
template < typename T > &dvL`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 707-iLkt.1  
  { <|c[ #f  
  return (T & )r; _%6Vcy  
} '(&,i/O  
template < typename T1, typename T2 > 7 J+cs^2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &Ez]pKjB  
  { 8jm\/?k|  
  return (T2 & )r2; [;8vO=Z  
} drEND`,@6|  
} ; N cnL-k.  
Sp^jC Xu  
sN9 SuQ  
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> >。 Hsi<!g.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \ws^L, h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _.G p}0a  
z{ydP Ra  
return l(i, j) = r(i, j); n 2m!a0;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Fmux#}Z  
(N`x  
  return ( int & )i; (&ABfm/t  
  return ( int & )j; Nw|m"VLb  
最后执行i = j; -x2/y:q`  
可见,参数被正确的选择了。 Dt)\q^bH)  
trmCIk&Fkj  
9^h\vR|]S  
1g6AzUXg  
j <>|Hi #`  
八. 中期总结 fk4s19;?  
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: !)RND 6.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Eq^k @  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 uZ( I|N$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,wE]:|`qJ  
Zws[}G"7h  
o^;$-O!/  
;4tVFqR  
kA?a}   
xc[@lr  
九. 简化 xRYL{+  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )ALPMmlRs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I&]d6,  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: b'Qia'a%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L^} Z:I  
  +-*/&|^等 b{<qt})  
2. 返回引用。 9{|JmgO!  
  =,各种复合赋值等 t m?[0@<s  
3. 返回固定类型。 q\ FF)H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5=tvB,Ux4  
4. 原样返回。 =3OK 3|  
  operator, Vrn. #d  
5. 返回解引用的类型。 py.lGywb_  
  operator*(单目) ia 1Sf3  
6. 返回地址。 zvV<0 Z  
  operator&(单目) Kk1591'  
7. 下表访问返回类型。 |m7U^  
  operator[] ^%|,G:r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 R06L4,/b  
  operator<<和operator>> :+{G|goZ*  
j_*$ Avy  
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。 7$3R}=Z`\q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C]S~DK1  
)Ve-)rZ  
template < typename Left > 6cR}Mm9Hx3  
struct value_return fP 1V1ao  
  { Vb{5-v ;a  
template < typename T > VnlgX\$}  
  struct result_1 O} &%R:  
  { KJs/4oR;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FG6bKvEQm^  
} ; K:cZ q3F  
k0/S&e,*  
template < typename T1, typename T2 > |Y9mre.Y;  
  struct result_2 !EuqJjh  
  { d41DcgG'j(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p-S&Wq  
} ; Pw :{  
} ; O'i!}$=g  
oRALhaI  
J?1U'/Wx2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait - Mubq  
[2l2w[7Rid  
下面我们来剥离functor中的operator() zT< P_l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h;lg^zlTb  
5Xr<~xr  
return l(t) op r(t) aQTISX;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !%lcn O  
return op l(t) ;dR4a@  
return op l(t1, t2) JK/VIu&!  
return l(t) op T!F0_<  
return l(t1, t2) op <pXF$a:s  
return l(t)[r(t)] 6`JY:~V"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7%0V?+]P  
H[M(t^GM  
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: Y;uQq-CP  
单目: return f(l(t), r(t)); $.0l% $7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ig{ 3>vB  
双目: return f(l(t)); {pR4+g  
return f(l(t1, t2)); 1v M'yr$  
下面就是f的实现,以operator/为例 ulAOQGZ  
/9 ^F_2'_  
struct meta_divide 0LW|5BVbIO  
  { GLpl  
template < typename T1, typename T2 > !^FR a{b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7/>#yR  
  { AW')*{/(Ii  
  return t1 / t2; \v]esIP5R'  
} {Y7dE?!`7  
} ; \YZ7  
M. o}?  
这个工作可以让宏来做: l =X6m(  
PZ[hH(EX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9[@K4&  
template < typename T1, typename T2 > \ U1y8Y/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xJ(}?0h-X  
以后可以直接用 6M^NZ0~J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) RO!em~{D*  
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 V\6V&_  
(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。。。) !$Whftg  
nb|KIW  
Pz77\DpFi  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 +v{g'  
6!T9VL\=H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l6~wm1vO  
class unary_op : public Rettype 0 YA  
  { ?"Ec#,~  
    Left l; i38`2  
public : +aZcA#%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]9lR:V sw  
Y ow  
template < typename T > KbGz3O'u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y_= ]w1  
      { q(\kCUy!  
      return FuncType::execute(l(t)); Y{I,ipU.  
    } ^R h`XE  
K:q|M?_  
    template < typename T1, typename T2 > :-tMH02c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t|?eNKVV9'  
      { FjV)QP H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {wh, "Ok_  
    } &2sfu0K  
} ; PrhGp _5  
cq"#[y$r  
@ MKf$O4K  
同样还可以申明一个binary_op +lw8YH  
1b,MJ~g$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2*5pjd{Kt  
class binary_op : public Rettype td5! S]  
  { Oh5aJ)"D  
    Left l; ;[B-!F>  
Right r; Sf'uKSX1%  
public : !W/"Z!k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v2Vmcc_]9x  
.&2~g A  
template < typename T > 4u= v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const   bKt4  
      { "sYZ3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ihd^P]  
    } Z '~Ie~  
.`jYrW-k  
    template < typename T1, typename T2 > k]rc -c-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s)G?5Gz  
      { k [iT']  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <72q^w  
    } SBg|V  
} ; et=i@PB)  
O=}d:yZb!  
h_5CWQSi  
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 3.6Gh|7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nd }Z[)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) -z">ov-)  
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。 dOVu D(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Nx"|10gC  
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。。。 |t~*!0>3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7Q9| P?&:z  
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) C!U$<_I\2  
下面是修改过的unary_op wz>[CXpi_  
Xi;<O&+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4UHviuOo8  
class unary_op .'NTy R  
  { Py#TXzEcC  
Left l; zUq(bD  
  :eIQF7-  
public : intl?&wC  
]QGo(+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} S6Y:Z0  
*T~b ox  
template < typename T > tX6_n%/L  
  struct result_1 t N4-<6  
  { aYM~Ub:x{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &Q*  7  
} ; 5fRrd;  
0lV;bVa%  
template < typename T1, typename T2 > v3{%U1>}v  
  struct result_2 7A h   
  { 2#ZqGf.'v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FY`t7_Y?GV  
} ; eAStpG"*  
1Vc~Sa  
template < typename T1, typename T2 > [SD mdr1T$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P@D\5}*6  
  { w O Ou/Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &TL"Hd  
} u%lUi2P2E  
?#Y:2LqPC  
template < typename T > O3mw5<%15  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4I .'./u  
  { QN|=/c<U  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'Lw8l `7  
} u-tD_UIck  
+TX4,"  
} ; \&~YFjB  
[4aw*M1z}.  
G"tlJ7$myQ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug >; tE.CJH  
好啦,现在才真正完美了。 5SZa, +]  
现在在picker里面就可以这么添加了: i=1crJ:  
,fqM>Q  
template < typename Right > Z/!awf>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c{ +bY .J  
  { ,LP^v'[V7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y?P`vHf  
} I>##iiKN  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \q3ui}-9  
TI\xCIH  
m OE!`fd  
yimK"4!j5A  
JZ~wacDd  
十. bind k{=dV  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Iqn (NOq^[  
先来分析一下一段例子 ``I[1cC  
# 5U1F[  
FvYciU!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0FY-e~xr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FvG?%IFM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z1 MT@G)S$  
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。 ipl,{  
我们来写个简单的。 k`A39ln7wu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <P'FqQ]  
对于函数对象类的版本: Hb::;[bm:  
kU=U u>  
template < typename Func > \G7F/$g  
struct functor_trait %?aq1 =B  
  { nxx/26{  
typedef typename Func::result_type result_type; D6l. x]K  
} ; ?FjnG_Uz`D  
对于无参数函数的版本: #p55/54ZI  
uwr7 .\7  
template < typename Ret >  y1T(R#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tl\<:8pI"  
  { ciiI{T[Z  
typedef Ret result_type; *8m['$oyV  
} ; j*Pq<[~  
对于单参数函数的版本: %D8.uGsh  
'6WS<@%}  
template < typename Ret, typename V1 > 1JfZstT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o|xZ?#^h  
  { Z b$]9(RS  
typedef Ret result_type; pr7lm5  
} ; n*A1x8tn  
对于双参数函数的版本: )RvX}y-  
Up'#OkTx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &KAe+~aPm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^.\O)K {h  
  { jBOl:l,+  
typedef Ret result_type; _8 |X820  
} ; RR ^7/-  
等等。。。 h_S>Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FX|&o >S(8  
A)>#n)  
template < typename Func > megTp  
struct func_return _/noWwVu  
  { :op_J!;  
template < typename T > y^}u L|=  
  struct result_1 \|HNFxT`  
  { ^N|8 B?Vg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o!K DeY  
} ; p^|l ',e  
#0[^jJ3J  
template < typename T1, typename T2 > Y.]$T8  
  struct result_2 dp'[I:X  
  { -|KZOea  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )3:0TFS}}k  
} ; _3yG<'f[Y  
} ; adX"Yg!`{c  
~Ss,he]Er  
:vG0 l\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w"s@q$}]8M  
8mKp PwG0  
template < typename Func, typename aPicker > bC1G5`v_D  
class binder_1 s) shq3O  
  { XgHJ Oqt  
Func fn; T TN!$?G3  
aPicker pk; pcwYgq#5  
public : ~BmA!BZV`  
l9&k!kF`  
template < typename T > , i5_4  
  struct result_1  |50sGJE(  
  { u/u(Z&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7<] EH:9  
} ; za@/4z  
src+z#  
template < typename T1, typename T2 > Wq1 jTIQ  
  struct result_2 lt&(S)  
  { 6_bL<:xtY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yEI@^8]s  
} ; nJ2x;';lA  
lFyDH{!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \H@1VgmR;  
0yI1r7yNB+  
template < typename T > Q7$o&N{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !B}9gT  
  { mOsp~|d  
  return fn(pk(t)); WQ.0}n}d  
} bItcF$#!!!  
template < typename T1, typename T2 > nTEN&8Y>R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]$@D=g,r  
  { 0 Uropam  
  return fn(pk(t1, t2)); #_wq#rF  
} 0 5`"U#`:  
} ; \xkKgI/  
[8i)/5D4  
|1~n<=`Z  
一目了然不是么? MYWkEv7  
最后实现bind g"evnp  
/uwi$~Ed  
k2U*dn"9U  
template < typename Func, typename aPicker > F~mIV;BP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X g6ezlW  
  {  8s0+6{vW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *9aJZWf>V  
} ::|~tLFu  
hJ@vlMW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gsk? !D  
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。  x]+PWk  
7Q}pKq]P  
十一. phoenix #Vq9 =Q2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *VZ|Idp  
*2G6Q g F  
for_each(v.begin(), v.end(), _v,0"_"  
( 2?JV "O=  
do_ 6p9fq3~7Y  
[ e5|lz.o;  
  cout << _1 <<   " , " D@O `"2  
] nI\6a G?`  
.while_( -- _1), HL38iXQ( 3  
cout << var( " \n " ) 1qRquY  
) m@td[^O-  
); j[G`p^ul  
i+Z)`  
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: ~]?:v,UIm(  
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 gq7tSkH@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \Z[1m[{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6hxZ5&;(*  
S /hx\TzC  
x[(6V'  
template < typename Cond, typename Actor > `H+"7SO  
class do_while uoS:-v}/Y~  
  { *]$B 9zVs!  
Cond cd; s^h@b!'7  
Actor act; j#l=%H  
public : (bsx|8[  
template < typename T > 8 #_pkVQw:  
  struct result_1 2HE@!*z9H  
  { ON :t"z5  
  typedef int result_type; fkA+:j~z_  
} ; J]F&4 O  
Z>hTL_|]a{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #-/W?kD  
"r9Rr_, >  
template < typename T > {w@qFE'b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^/f~\ #R  
  { &d_^k.%y  
  do |cvU2JI@  
    { Y t(D  
  act(t); `|dyT6V0I_  
  } >Bt82ibN  
  while (cd(t)); 5 \mRH  
  return   0 ; pgU [di  
} C/kf?:j  
} ; e;]tO-Nu  
f1 ;  
W }N UU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I2Xd"RHN  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 t R^f]+Up  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Qb536RpcTY  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 eg0_ <  
下面就是产生这个functor的类: Fr9/TI  
e4z`:%vy  
!~ox;I}S  
template < typename Actor > b^o4Q[  
class do_while_actor =pH2V^<<#  
  { w"hd_8cO  
Actor act; iRQ!J1SGcG  
public : #:K=zV\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T{{:p\<]_  
n]%- 2`}(  
template < typename Cond > 0vY_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m1$tf ^  
} ; 5'2kP{;  
[doEArwn  
dlu*s(O"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 |iM,bs  
最后,是那个do_ c=! >m  
Bf{u:TCK  
rH@Rh}#yp  
class do_while_invoker \Kl20?  
  { 9"~ FKMN  
public : G m~ ./-  
template < typename Actor > 9+ 'i(q z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -TUJ"ep]QJ  
  { <WXVUEea  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8^7Oc,:~  
} 6&x\!+]F8  
} do_; dQ8RrD=$&  
,m<YS MKX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *Y(59J2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <;Hb7p3N  
最后来说说怎么处理break和continue ~Y/A]N86,  
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。 QH-CZ6M  
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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