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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda q/YO5>s15  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z@:R'u2Lk  
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, 5s2/YG=  
>5]w\^QN9_  
" []J[!}x  
L2y{\<JC"  
  class filler mZ t:  
  { C;!h4l7L  
public : P~*v}A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <Xj ,>2m;  
} ; AqP\g k  
l_*:StyR+  
X`n*M]  
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: g.O? 1bebe  
v&ZI<Xt+  
9!6yo  
@sb00ad2q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /B9jmvj`  
bk-aj'>+  
u&Dd9kMz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iJK rNRj  
4K*DEVS  
]z/  
'Xzi$}E D  
二. 战前分析 ?GGh )";y  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 nnO@$T  
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 g|l|)T.s  
+^.Q%b0Xx  
`<l|XPv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ( G6N@>V(`  
  /* --------------------------------------------- */ TMQu'<?V  
vector < int *> vp( 10 ); O/R>&8R$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y0XI?Wr  
/* --------------------------------------------- */ } "ts  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1&}^{ Ys  
/* --------------------------------------------- */ V 5ihplAk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); OKq={l  
  /* --------------------------------------------- */ _A/ ]m4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k-vxKrjZ/  
/* --------------------------------------------- */ ;R?9|:7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |tS~\_O/  
cB[.ET$  
?|9$o/Q}  
/L"&'~  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;42D+q=s  
1._1, _2是什么? ;w}5:3+  
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。 w]0jq U6  
2._1 = 1是在做什么? gBG.3\[  
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。 >(HUW^T/9z  
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。 9wFQ<r  
KGX?\#-  
U!x\oLP  
三. 动工 QcQ|,lA.HI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;EfMTI}6K  
KPA5 X]  
MXhRnVz"W  
57b;{kl  
template < typename T > VI`x fmVOQ  
class assignment way-Q7  
  { X_eV<]zA+  
T value; |"Oazll  
public : MPd#C*c  
assignment( const T & v) : value(v) {} /_554q  
template < typename T2 > Lsozl<@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %rRpUrnm  
} ; VU*{E  
SVo`p;2r  
T't^pO-`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v+=_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J=U7m@))Y#  
K`2a{`  
?Xo9,4V1  
X|wXTecg*|  
  class holder #Y*AGxk  
  { F'#e]/V1  
public : ;mb 6i_  
template < typename T > |E]YP~h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const } q ? iJ?P  
  { Z{n7z$s*  
  return assignment < T > (t); /bylA`IMW  
} `"CF/X^  
} ; uS|Zkuk[!  
u;:N 4d=f'  
\9/n~/{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y K&)H+v  
q+o(`N'~G  
  static holder _1; MU&5&)m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "v3u$-xN1  
aV(*BE/@F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lv ^=g  
而不用手动写一个函数对象。 I/)dXk~  
/HDX[R   
pp[? k}@  
 m|"MJP  
四. 问题分析 *qBMt[a  
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。 Qzh:*O  
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。 R/O_*XY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1ck2Gxn  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W^+b gg<.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =8dCk\/  
R4JO)<'K&  
五. 问题1:一致性 l>&)_:\  
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+R,@l/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e:V,>RbC0s  
]@?3,N  
struct holder z4J-qK~2  
  { |ns^' q  
  // HKcipDW  
  template < typename T > xHr  
T &   operator ()( const T & r) const h=4{.EegG&  
  { 9Jk(ID'c  
  return (T & )r; v @N8v  
} KQ9:lJKr  
} ; t8)Fkx#8}  
{fN_itn  
这样的话assignment也必须相应改动: TPEZ"%=Hg  
iZyk2kc  
template < typename Left, typename Right > \K?./*  
class assignment esu6iU@  
  { 3iEcLhe"4  
Left l; BS|-E6E<  
Right r; dadMwe_l0  
public : w pCS]2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (x$k\H  
template < typename T2 > ?I@3`?'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wc,y+C#V  
} ; Mm[%v t40  
&1':s|c  
同时,holder的operator=也需要改动: Jc%>=`f  
@g=A\2  
template < typename T > 1k/l7&n"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dna f>G3  
  { z!L0j +  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |XH3$;=*h  
} ;5%&q6&a  
UZAWh R  
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。 Dk"M8_-_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1[Mr2@  
s{: Mu~v  
return l(rhs) = r; g*tLqV  
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。 _fyw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 25 ~$qY_  
sw@2 ?+  
template < typename Tp > .N+xpxdG,  
class constant_t IkZ_N#m  
  {  #b"IX`5  
  const Tp t; YJ6vyG>%C  
public : ' R@<4Ib|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} */+s^{W7  
template < typename T > Y3zO7*-@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;_SS3q  
  { 1Ev+':%  
  return t; IIR?@/q  
} 2b"5/$|6  
} ; bT*4Qd4W  
nRE}F5k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1aDDl-8,  
下面就可以修改holder的operator=了 yR$_$N+E  
( gFA? aD<  
template < typename T > &sNID4FR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const aw4+1.xy  
  { T8(wzs  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^+wzm2i  
} t/D Q<B_  
1*jL2P]D  
同时也要修改assignment的operator() :hr@>Y~r  
k2WO*xa*  
template < typename T2 > ~R8yj(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @} Z/{Z[@  
现在代码看起来就很一致了。 % b&BLXW  
/uc/x+(_  
六. 问题2:链式操作 W|Tew-H{h_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #~f+F0#%?  
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。 2Ee1mbZVw8  
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。 @/u`7FO$&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 +UsR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,TtDCcjd%f  
w +Z};C  
template < typename T > :y %~9=  
struct result_1 ^MW%&&,BL  
  { (qP$I:Q4]v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R _Y&Y-  
} ; 5q#|sVT7R  
yk)j;i4@  
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: 4Qo1f5 >N  
B<&_lG0sS  
template < typename T > (KMobIP^  
struct   ref &}$D[ 4N  
  { / IS WC   
typedef T & reference; oQXkMKZ  
} ; wE \c?*k  
template < typename T >  e C{Z  
struct   ref < T &> Os!22 O  
  { ;$E[u)l  
typedef T & reference; H7= z%Y9y  
} ; >z -(4Z  
t5APD?5 c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "3MUrIsB>  
4<K`yU]"  
template < typename T > *4:/<wI!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =4 H K  
  { z{jAt6@7  
  return l(t) = r(t); D5b _m|7%  
} c]r|I %D  
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。 NKKO A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kw~H%-,]  
$Ig,cTR.b  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 SkA'+(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .8!0b iS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FxX3Pq8h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `VE&Obp[  
最后的布局是: |P7f^0idk  
                Add o)=VPUe  
              /   \ EI.Pk>ZIm  
            Divide   5 =*}Mymhk(  
            /   \ +|<&#b0Xd  
          _1     3 aF"Z!HD  
似乎一切都解决了?不。 piotd,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 hF7mJ\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 PcHFj+:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: )YtL=w?L'  
05 Q8`  
template < typename Right > y;Ln ao7i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  ?|J+dW  
Right & rt) const ~&3"Mi&>`  
  { 8#u_+;,p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U3K<@r  
} UeMe4$m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Kn$1W=B1.  
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。 ] *VF Ws  
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。 da'E"HN@G~  
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。 5)5bt q)[  
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。 M9g\/]Io;  
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? s)8M? |[`I  
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: %,cFX[D/)  
5a!e%jj  
template < class Action > PB67 ?d~  
class picker : public Action yN<fmi};c  
  { VFSn!o:C  
public : }a1Sfl@`3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ASa!yV=g  
  // all the operator overloaded KBq aI((  
} ; *b{lL5  
)V/lRR&  
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。 qg{<&V7fE  
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: u=}bq{  
o[[r_v_d  
template < typename Right > I*S`I|{J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3ZlGbP#3w  
  { @dCPa7:>&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =G F  
} 7XWBI\SW  
$,,>R[;w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hYXZ21(K#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 a`~eC)T  
m{.M,Lm:  
template < typename T >   struct picker_maker )B$P#dP)i  
  { #]DZrD&q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; akW3\(W}  
} ; 6Su@a%=j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u<shhb-  
  { 8{Eo8L'V  
typedef picker < T > result; n=o'ocdS)  
} ; ;Fem<p)V  
za]p,bMX  
下面总的结构就有了: {Y:ZY+  
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。 mhLRi\[c )  
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。 &f<1=2dm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EN)A"  
至此链式操作完美实现。 }t%>_  
_d| 62VS  
;;'a--'"  
七. 问题3 Ji:iKkI  
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。 G6 8Nv:  
_RL-6jw#o  
template < typename T1, typename T2 > :sVHY2x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'cF%4F  
  { zL},`:(.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +'qX sfc  
} L0mnU)Q}C  
j"IM,=  
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: c\MsVH2 |  
 AMD?LjY~  
template < typename T1, typename T2 > ki~y@@3I  
struct result_2 \}x'>6zr2  
  { ff}a <w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +e8>?dkq  
} ; 3[=`uO0\7  
6=,#9C9  
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? CFJjh^ ~=  
这个差事就留给了holder自己。 H[7cA9FI  
    x:?a;muf  
'#N5i  
template < int Order > sjzXJ`s  
class holder; i ,IM?+4  
template <> KHlIK`r  
class holder < 1 > lke~>0;  
  { >GznG[Ku  
public : x 1BOW  
template < typename T > GX@W"y  
  struct result_1 W8,tl>(  
  { SE^b0ZV*x  
  typedef T & result; t+ S~u^  
} ; Sq-3-w,R~  
template < typename T1, typename T2 > 3IK(f .  
  struct result_2 %7]XW2u  
  { .b#9q6F-/  
  typedef T1 & result; 2b#(X'ob  
} ; wVp4c?s  
template < typename T > {x|kg;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E./__Mz@  
  { Sc/`=h]T  
  return (T & )r; :G`L3E&1s  
} ^b"bRQqm  
template < typename T1, typename T2 > 1O9p YW5J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qqe2,X?  
  { o3F|#op  
  return (T1 & )r1; R#/?AD&  
} e$Bf[F#;-  
} ; :6W^ S/pf  
{M@@)27gW  
template <> kPO6gdwq$  
class holder < 2 > bR'mV-2'  
  { w*:GM8=6  
public : 8jjFC9Cbn0  
template < typename T > 8Z dUPW\e  
  struct result_1 NT@YLhs?  
  { %'"HGZn b  
  typedef T & result; <rB3[IJo  
} ; 7!r#(>I6?1  
template < typename T1, typename T2 > Ns2,hQFc  
  struct result_2 m4"N+_j  
  { 3ximNQ} S  
  typedef T2 & result; 9k\)tWe  
} ; x7.QL?qR.  
template < typename T > 5pM&h~M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7$ =Y\ P  
  { ~{4n}*  
  return (T & )r; PUP"ky^q"  
} e"fN~`NhY  
template < typename T1, typename T2 > "!%wh6`>Md  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [7gYd+s  
  { ?GO SeV  
  return (T2 & )r2; SE^j=1  
} c~^CKgr~R9  
} ; j0iAU1~_VX  
|DE%SVZB  
!/j,hO4Z4  
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> >。 w; 4jx(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iiX\it$s  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %kh#{*q$  
Q(510)  
return l(i, j) = r(i, j); iuC7Y|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1~2R^#rm  
jg [H}  
  return ( int & )i; }bf=Ntk  
  return ( int & )j; (#!] fF"!x  
最后执行i = j; dGW {l]N  
可见,参数被正确的选择了。 SyK9Is{8  
%9C`  
9 Uha2o  
S]&8St  
#bT8QbJ(  
八. 中期总结 -AjH}A[!  
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: oW 1"%i%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~x|aoozL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~:>AR` 9G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #:J: YMv  
*@_u4T7|{  
keLR1qf  
7]Al*)  
e74zR6  
B%tIwUE2  
九. 简化 :O $@shV  
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。 J I<3\=:+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [o2w1R\H+x  
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: "h=6Q+Ze  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 UJz#QkAio  
  +-*/&|^等 TE^7P0bh  
2. 返回引用。 0"EoC  
  =,各种复合赋值等 "S5S|dBc  
3. 返回固定类型。 QsiJ%O Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^Q0&.hL@  
4. 原样返回。 ,;_rIO"  
  operator, egm)a   
5. 返回解引用的类型。 P|e`^Frxt  
  operator*(单目) pDu{e>S|:  
6. 返回地址。 *AZ?~ i^o  
  operator&(单目) v`JF\"}S  
7. 下表访问返回类型。 N.Dhu~V  
  operator[] Q48+O?&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }e<'BIM E  
  operator<<和operator>> kG/X"6pZ  
c=6ahX}d  
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。 GCT@o!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AZ[75>  
5m4DS:&  
template < typename Left > !(Krf  
struct value_return (;a B!(_  
  { [,=d7*b(l  
template < typename T > x97L6!  
  struct result_1 Lf. 1>s  
  { CSL#s^4T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gv#4#]  
} ; Ia2(Km  
C.~ j'5N  
template < typename T1, typename T2 > $>*Yhz `  
  struct result_2 rH&G<o&,  
  { aD9rp V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 79ckLd9  
} ; Sk:2+inU  
} ; AoYaVlKG8  
IdPn%)>6  
bd!U)b(}OV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |; $Bb866/  
fN-Gk(Ic  
下面我们来剥离functor中的operator() -ynBi;nH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1dFa@<5  
V<8K@/n@  
return l(t) op r(t) 62[8xn=(%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 740B\pc0  
return op l(t) GWsd| kxU  
return op l(t1, t2) {.st`n|xz  
return l(t) op H}Ucrv:  
return l(t1, t2) op uWjN2#&,  
return l(t)[r(t)] fc@'9- pt  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $X \va?(  
["y6b*;x  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 9#7J:PfZ<  
单目: return f(l(t), r(t)); zB*euHIqZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W|MWXs5'1*  
双目: return f(l(t)); hN   
return f(l(t1, t2)); - v]Qhf&>  
下面就是f的实现,以operator/为例 )%mg(O8uL  
g5+7p@'fV  
struct meta_divide S]^`woD  
  { { p;shs5  
template < typename T1, typename T2 > 2*[QZ9U[@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~i ,"87$[  
  { ]f8L:=c  
  return t1 / t2; lCJ6Ur;  
} oFCgu{\kt  
} ; _X4!xbP  
b9~A-Z  
这个工作可以让宏来做: y6-XHeU  
Q&CElx?L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `'i( U7?  
template < typename T1, typename T2 > \ h7]EB!D\A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ? }yfKU`  
以后可以直接用 7]E m ,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s"%lFA"-  
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 4zjs!AK%  
(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。。。) 5G[x}4U  
xCXQ<77  
Ooc\1lX  
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 tIc 7:th  
" .4,."  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m^V5*JIh  
class unary_op : public Rettype X|}2_B  
  { j.m(ltGh  
    Left l; !E2W\chi  
public : ` qUX.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o.m:3!RW  
B(_WZa!  
template < typename T > k()$:-V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0|c}p([~  
      { f>2MI4nMG  
      return FuncType::execute(l(t)); :>+\17tx  
    } 29&bbfU  
GIyF81KR 3  
    template < typename T1, typename T2 > ),(V6@Z?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /(hUfYm0  
      { MHU74//fe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;"kaF!  
    } <lE?,jl  
} ; XJ1=m   
= &tmP  
-C-yQ.>\T#  
同样还可以申明一个binary_op jQS 6J+F]  
c9wfsapJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UAn&\8g_  
class binary_op : public Rettype AY,].Zg[  
  { EON:B>2a  
    Left l; `d\r;cE%lm  
Right r; W$0^(FH[  
public : W3H+.E  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HCWNo  
&@% $2O.3  
template < typename T > [sF(#Y:I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G2Vv i[c  
      { P 43P]M2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0[Ht_qxb  
    } 3djC;*,9,  
xtfBfA  
    template < typename T1, typename T2 > i,I B!x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H/+B%2Zj  
      { z^<L(/rg9"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); bN$r k|  
    } \$sjrqKnu  
} ; +Q$h ]^>~  
Wp)*Mbq@  
Lfog {Vzs  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #]P9b@@e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 83%)/_&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lf(`SYQnOY  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !-<p,z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _ :Ag?2  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 e:'?*BYVg3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qpIC{'A.  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ntFT>g{B  
下面是修改过的unary_op !|ak^GE:(%  
3ZEB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T*g:# ^4  
class unary_op +N`ua  
  { 9h&R]yz;  
Left l; aJ Z"D8C  
  Gg Jf7ie4  
public : +M' H0-[  
_{<seA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /!h;c$  
_g%TSumvq<  
template < typename T > B"yFS7Rrj  
  struct result_1 )R`xR,H  
  { [AMAa]^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I$q]. B  
} ; vM:cWat  
a=cvCf  
template < typename T1, typename T2 > Ar*^ ;/  
  struct result_2 |L2SFB?d=  
  { b 5yW_Ozdh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;OqB5qd  
} ; W-NDBP:  
Ym%xx!9  
template < typename T1, typename T2 > wE+${B03  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .*m>\>Gsgw  
  { J'$>Gk]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @)o^uU T  
} !?c|XdjZ  
8Nu=^[qwQM  
template < typename T > /xtq_*I1S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I:K"'R^  
  { PB;eHy  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3k#~yaoI  
} ]vwW]O7  
Pj}6 6.  
} ; VD_$$Gn*q  
-py@DzK  
FEVEp  
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 PDs@?nz,  
好啦,现在才真正完美了。 $Y69@s%f  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;)N>t\v  
wF((  
template < typename Right > EoK~S\dS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lOtDqb&  
  { KQB3 m"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0c}  }Q  
} yKO`rtP  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 <HbcNE~  
CrwwU7qKL  
BNL;Biy t7  
uEX!xx?Q#  
JvY}-}?c  
十. bind z`:lcF{V  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 (J z1vEEV  
先来分析一下一段例子 xlQBe-Wg  
4$P0:  
}GeSu|m(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )wT-8o  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :j+ ZI3@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @`gk|W3  
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。 %i5M77#Z  
我们来写个简单的。 \otWd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8ji_#og  
对于函数对象类的版本: y3fGWa*7e  
U&?v:&c#&n  
template < typename Func > w@{=nD4p  
struct functor_trait 'FDef#P<  
  { x QIq^/F0  
typedef typename Func::result_type result_type; @)fd}tV  
} ; ouuuc9x]  
对于无参数函数的版本: J:Qa5MTWp  
Z'\h  
template < typename Ret > %44leINx  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UEguF &  
  { ljb7oA3cP4  
typedef Ret result_type; [PDNwh0g5  
} ; Q\ 0cvmU  
对于单参数函数的版本: #3gp6*R  
#w' kV#  
template < typename Ret, typename V1 > [Al&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  iKT[=c  
  { T\D}kQM  
typedef Ret result_type; ,^2>k3=  
} ; >U[j]V]  
对于双参数函数的版本: %^ !,t:d  
JU)dr4S?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > v_DedVhe  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YB2VcF.LU  
  { hpD!2 K3>  
typedef Ret result_type; 'h,VR=e<  
} ; NA~Vg8  
等等。。。 tP$<UKtU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R}!:'^  
d'NIV9P`j]  
template < typename Func > #T'{ n1AI  
struct func_return ++`0rY%  
  { =,6z4" )  
template < typename T > G;l_|8<t#\  
  struct result_1 .oeX"6K  
  { oU.R2\Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zd >t-?g  
} ; oYH^_V  
,Ge"anO  
template < typename T1, typename T2 > z?R|Ok  
  struct result_2 !WQ-=0cm  
  { -#N.X_F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YwjKAyLU  
} ; J^Wa8Q;9lX  
} ; [J?aD`{#O  
F^];U+J  
<+?7H\b  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mc? Vq  
dtRwTUMe?  
template < typename Func, typename aPicker > 0"28'  
class binder_1 9 a!$z!.  
  { x"~8*V'0  
Func fn; qKr8)}h  
aPicker pk; $Avjnm  
public : JR@`2YP-  
hG12ZZD  
template < typename T > EVsC >rz  
  struct result_1 PgF* 1  
  { Lh!J >  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ix)M`F%P3  
} ; $QN"w L||  
wsI`fO^A8  
template < typename T1, typename T2 > K;?m';z0  
  struct result_2 w"-Lc4t+  
  { gG(fQ 89U"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [\v}Ul  
} ; s %j_H  
ux vqMgR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +0nJ  
5m&9"T.w  
template < typename T > `ZyI!"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @#T|Y&  
  { Nfrw0b  
  return fn(pk(t)); 3Q.#c,`jV  
} PNgY >=Y  
template < typename T1, typename T2 > l rlgz[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W$hx,VEy`  
  { &=] ~0$  
  return fn(pk(t1, t2)); N8F~8lTi  
} IP xiV]c  
} ;  ]hk  
)r xX+k+b/  
I9_RlAd  
一目了然不是么? ;g+N&)n  
最后实现bind [+T.a t  
4xjPiHd<  
h-q3U%R4}@  
template < typename Func, typename aPicker > 4i)1'{e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %[Wh [zZy  
  { \XCe22x]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); EE&K0<?T|:  
} 1"MhGNynB>  
riY~%9iV'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {FeDvhv  
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。 t5\-v_mG=&  
Cjm`|~&e+  
十一. phoenix .o(fe\KHf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &Cr:6W@A  
mqD}BOif  
for_each(v.begin(), v.end(), 2=,lcWr  
( 5Dm.K?l;  
do_ >%}C^gu)  
[ 6m* QX+  
  cout << _1 <<   " , " ]b2pG'  
] ^oBtfN>4  
.while_( -- _1), tqE6>"jD  
cout << var( " \n " ) c}lb%^;)E  
)  VA6}  
); at#ja_ hd  
?~BC#B\>o  
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: q;T{|5/O  
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 x9UX!Z5*>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L iN$ pwm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aH)}/n  
(-UYB9s  
[+2[`K c]  
template < typename Cond, typename Actor > KKj a/p  
class do_while SoW9p^HJ  
  { T0wW<_jh  
Cond cd; HJ=:8:  
Actor act; !![DJ  
public : X9v.1s,  
template < typename T > > kG GR  
  struct result_1 '\l"   
  { xI#9  
  typedef int result_type; Qp)v?k ]  
} ; Vz~{UHH6  
?8npG]L)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tU}h~&M  
UdT *E: 6  
template < typename T > %a>&5V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Si2k"<5 U  
  { @>r._ ~  
  do >c1qpk/  
    { q<xCb%#Jl  
  act(t); [%"|G9  
  } |GdUL%1hnC  
  while (cd(t)); n,vct<&z@  
  return   0 ; xK *b1CB  
} $p1(He0 2  
} ; I5k$H$  
^cOUQ33  
sJB;3"~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B]nEkO'a:  
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。 Y071Y:  
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。  ~^NtO  
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。 u 1J0$  
下面就是产生这个functor的类: Ec!"O3%!M^  
8bTn^!1  
}^ApJS(FQ  
template < typename Actor > Sj%u)#Ub  
class do_while_actor >{q]&}^U  
  { 'F+C4QAq  
Actor act; [<lHCQXJ/  
public : 5V?& 8GTe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {% rA1g  
Fco`^kql.D  
template < typename Cond > {{$Nqn,pH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %0S3V[4I  
} ; 7x"R3  
+SP{hHa^  
nHM~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :(/~:^!  
最后,是那个do_ VQc_|z_ s  
b.2aHu( 3  
]~Rho_mq#  
class do_while_invoker R3 -n>V5o  
  { O*hDbM2QQw  
public : S] }nm  
template < typename Actor > %|s; C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }n]Ng]KM`  
  { ;,hwZZA  
  return do_while_actor < Actor > (act); @:oXN]+ _  
} Ot4 Z{mA  
} do_; b)6D_Az7c  
%R}qg6dL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T:27r8"Rh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OV1_|##LC  
最后来说说怎么处理break和continue 0z`a1 %U  
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。 0!4Ts3qn1  
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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