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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s3G3_&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {=> <@]N  
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, }_L@CpG  
v:<UbuJw  
KPUc+`cN%  
&k?Mt #J  
  class filler (6G5UwSt  
  { RCq_FY  
public : KutR l$,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;Q2p~-0Q  
} ; ts Zr n  
$IQ  !g  
mYN|)QVKy  
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: Cj}1 )qWq  
@W^A%6"j  
![iAALPNl  
Ng,#d`Br  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,bCPO` 45  
(y AQm pp  
t\]CdH`+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9\i,3:Qc  
Tc`LY/%Od  
UGPD5wX?  
It4J \S  
二. 战前分析 Kl$!_$  
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。 s"G6aM  
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 Q<r O5 -K  
b#.hw2?a`  
vGC^1AM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u[^(s_  
  /* --------------------------------------------- */ ?iUAzM8  
vector < int *> vp( 10 ); Y2w 9]:J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M*E4:A9_M  
/* --------------------------------------------- */ 8lt P)K4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2|#3rF  
/* --------------------------------------------- */ ue$\ i=jw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pscCXk(|A`  
  /* --------------------------------------------- */ Fp06a!7<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;EE*#"IJ  
/* --------------------------------------------- */ y8wOJZ<K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^Yn{Vi2.  
h8O[xca/~  
@B~/0 9  
S~ }?6/G.  
看了之后,我们可以思考一些问题: &S<tX]v  
1._1, _2是什么? Vrf` :%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Q/=L(_1l  
2._1 = 1是在做什么? pP)0 l  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /H,!7!6>?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 j+J)S1  
U,+kV?Z  
EZc!QrY  
三. 动工 %"DEgI P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6lq7zi}'w  
zie])_8|h  
>OwVNG  
ID5?x8o#k  
template < typename T > Om{[ <tL  
class assignment >NW /0'/  
  { M\8FjJ>9  
T value; +8Zt<snG  
public : q=}Lm;r  
assignment( const T & v) : value(v) {} j 46f Q  
template < typename T2 > ?ae:9ZcH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ZQnJTS+Rd  
} ; 2anx]QV4  
#=b_!~:%  
6U7z8NV&[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I [0od+K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F1)Q#ThF\  
,$sq]_t  
Hv<%_t_/  
l8%x(N4  
  class holder f| 3`8JU  
  { =2)5_/9au  
public : r&xqsZ%R  
template < typename T > Z.:5< oEKg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EUe2<G  
  { D_9&=a a'  
  return assignment < T > (t); pR&cdO RsP  
} 3. Qf^p  
} ; ~7b '4\  
s+tS4E?  
C%"h1zWE:  
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: <k5FlvE2  
$ZXy&?4  
  static holder _1; _W]2~9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .?_wcp=  
\%E Zg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :4<+)r26  
而不用手动写一个函数对象。 s>"=6gb  
(Y'rEc#H&z  
ph30/*8  
[t<^WmgtxL  
四. 问题分析 #'^p-Jdm  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 IL}pVa00{n  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /,/T{V[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A`=ESz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 27E6S)zv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +fAAkO*GP  
. %tc7`k8  
五. 问题1:一致性 u-pE ;|  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| A86#7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |>A1J:  
?;|$R   
struct holder 5gGYG]*l  
  { v.cB3/$ z  
  // >?b/_O  
  template < typename T > c"H4/,F  
T &   operator ()( const T & r) const &.=d,XKN  
  { U-3KuR+0  
  return (T & )r; ZGzrh`j{-  
} .pi#Z /v  
} ; }&rf'E9  
fbwo2qe@K  
这样的话assignment也必须相应改动: Q2^}NQO=  
M$%aX,nk'  
template < typename Left, typename Right > 3l`yy])t  
class assignment [ G[HQ)A  
  { b\][ x6zJp  
Left l; 0FjSa\ZH  
Right r; <3 AkF# C9  
public : 15 uVvp/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qp  
template < typename T2 > /I$g.f/#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #TZYe4#f  
} ; 8_Y{7;<ey  
HG=!#-$9  
同时,holder的operator=也需要改动: VV?+q)  
O<iE,PN)  
template < typename T > [ #A!B#`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A<9ZX=DAjw  
  { YANg2L>MK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x nWapG  
} M)I&^mm39  
\KLWOj%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 kd|@.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xlgN}M  
\ zhT1#O  
return l(rhs) = r; H]UM2.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 x~j%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lx U}HM  
}v0oFY$u`H  
template < typename Tp > sUfH1w)0  
class constant_t !7AW_l9`i  
  { [*vk&  
  const Tp t; BA A)IQF  
public : }n:'@}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b,KQG|k  
template < typename T > G}BO!Z6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Tp)-L0kD_k  
  { YmB z$  
  return t; 2ztP'  
} bzk@6jR1  
} ; x?va26FV  
bH3-#mw5w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lY.FmF}k  
下面就可以修改holder的operator=了 mZ7.#R*}  
9i yNR!  
template < typename T > d@7 ]=P:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WkXa%OZ  
  { u{ JAC!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ud'r ?QDM  
} f/*Xw{s#  
NLoJmOi;L7  
同时也要修改assignment的operator() rm+|xvZ4  
BGLJ>zkq  
template < typename T2 > `cy_@Z5A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r$=iM:kERC  
现在代码看起来就很一致了。 P9G c)$6{p  
I Zi1N  
六. 问题2:链式操作 3 5B0L.R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fk#SD "iJ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2o6KVQ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ^Ml)g=Fq  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;5PXPpJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tP"C >#LO  
zK k;&y|{  
template < typename T > k~`pV/6  
struct result_1 \uQ(-ji  
  { rzLpVpTaz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y71io^td~j  
} ; *S:^3{.m=  
;pBSGr 9  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,kpk XK  
,l&Dt,  
template < typename T > yJppPIW^  
struct   ref dE.R$SM  
  { (pREo/T  
typedef T & reference; < :<E~anH  
} ; [Sg1\UTl  
template < typename T > i0v;mc  
struct   ref < T &> X4Q ?]{  
  { Fv.}w_  
typedef T & reference; %g kR G66  
} ; HP:ee+n  
5^ARC^v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i`FevAx;[m  
FU;Tv).  
template < typename T > wta\C{{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ? Z.p.v  
  { -3_-n*k!  
  return l(t) = r(t); )0j^Fq5[+  
} ">v76%>Z7  
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。 eL0U5>#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #[qmhU{s  
=n cu# T]  
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 8l~] }2LAs  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L1VUfEG-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ha[Bf*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 brl(7_ 2  
最后的布局是: Y]Vt&*{JV  
                Add u+&BR1)C  
              /   \ 7!]$XGz[  
            Divide   5 )%-FnW  
            /   \ ]p\7s  
          _1     3 )U`6` &F  
似乎一切都解决了?不。 QpBgG~h"  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &;&i#ZO  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (]w_}E]N  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: V\W?@V9g-  
/a [i:Oa#  
template < typename Right > ]e$mTRi*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A0m  
Right & rt) const :"5i/Cx  
  { n!2"pRIi  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3%bCv_6B  
} )^qM%k8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yAy~|1}  
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 j8rrd |  
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。 -y5^xR  
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。 Ur6UE2   
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。 8`v+yHjG  
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? !trt]?*-  
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: TD'RvTpl  
*T-+Pm-Cq  
template < class Action > f*,jhJ_I  
class picker : public Action tSaLR90Y6  
  { 5z~rl}`v  
public : v*Ds:1"H-I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4w\ r `@  
  // all the operator overloaded ?3D|{  
} ; -*~ = 4m<  
Dt%G v0  
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。 \T `InBbf  
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: wN>k&J  
>v7fR<(%s  
template < typename Right > 5^<X:1J$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EiQX* v  
  { B 7zyMh   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4nK\gXz19  
} {;4Y5kj  
j]U sb_7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 29("gB  
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。 }TY}sr  
b#`XmB  
template < typename T >   struct picker_maker  J -tOO  
  { 7I;xRo|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hiq7e*Nsb  
} ; DDxbIkt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9>yLSM,!rS  
  { M<s16  
typedef picker < T > result; 4[m})X2(  
} ; f!%G{G^`  
AFE6@/'  
下面总的结构就有了: )9I>y2WU~  
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。 Aslh}'$}-  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #5)0~4%l  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KJn@2x6LP  
至此链式操作完美实现。 Ir&rTGFN  
}(k#,&Fv`  
TUHm.!+a  
七. 问题3 B~+3<#B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 +Z> Y//  
PP)iw@9j  
template < typename T1, typename T2 > RfH.WXi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5$f vI#NO<  
  { Uc%n{ a-a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  ,5!&}  
} eRU0gvgLu"  
zx` %)r  
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: %J(y2 }  
l r80RL'_  
template < typename T1, typename T2 > .1n=&d|  
struct result_2 'D`O4TsP>  
  { 8XJg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; j5Kw0Wy7  
} ; ZByxC*Cz  
!"1}zeve  
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? B7 PkCS&X  
这个差事就留给了holder自己。 KYE)#<V}@  
    1 aWzd[i  
$J6Pv   
template < int Order > PD #9Z=Hj  
class holder; Dl=9<:6FW  
template <> "NEg]LB5  
class holder < 1 > 8T6LD  
  { ^*s DJ #  
public : g)0>J  
template < typename T > ~o{GQ>  
  struct result_1 w-iu/|}  
  { < z':_,  
  typedef T & result; Pq\ `0/4_  
} ; kY>jp@w V  
template < typename T1, typename T2 > mzw`{Oy>L  
  struct result_2 w>#{Nl7gz  
  { ]oT8H?%*Y  
  typedef T1 & result; ;f;A"  
} ; F1_s%&  
template < typename T > m=Mb'<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (V&5EO8)  
  { o>|&k]W/  
  return (T & )r; \Ui3=8(  
} \^o8qw'pt  
template < typename T1, typename T2 > ga?:k,xv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f( M$m,d  
  { 9NF2a)&~  
  return (T1 & )r1; _{j'` #  
} Z2n Jw  
} ; k+9*7y8w  
/q| r!+  
template <> `wI$  
class holder < 2 > jej.!f:H  
  { MzEeDN  
public : YnR8mVo5Q  
template < typename T > q+iG:B/Z  
  struct result_1 %G0J]QY{(x  
  { ;R5@]Hg6q  
  typedef T & result; CdBpz/  
} ; bG0 |+k3O  
template < typename T1, typename T2 > 87!D@Xn  
  struct result_2 ;X_bDiG$  
  { I+oe{#:.  
  typedef T2 & result; .lsD+}  
} ; m}UcF oaO  
template < typename T > T`?7z+2A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o*MiKgQ&  
  { Xr:gm`[  
  return (T & )r; 6ZO6 O=KD  
} #ovausK[7  
template < typename T1, typename T2 > 6a*?m{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J\@|c.ws  
  { [}Q_T.4)E  
  return (T2 & )r2; p9>{X\eT:  
} ^fiJxU  
} ; (rmOv\hG9V  
}VU^ 8D  
C/$bgK[ev  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 s5bqS'%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3_bE12  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O]4v\~@-j  
X<%`  
return l(i, j) = r(i, j); K}t=Y  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) agV z  
RWg'W,v=!  
  return ( int & )i; /^]/ iTg  
  return ( int & )j; Ux,?\Vd  
最后执行i = j; sYEh>%mo^C  
可见,参数被正确的选择了。 8Y]% S9.  
qX[{_$^Q  
>&DC[)28  
pV8_i7\  
nND; lVQSO  
八. 中期总结 Z~0TO-Q  
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: `uKsFX M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vjL +fH<0:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !>:SPt l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _<E.?K$gbU  
T_)g/,5>  
/Nc)bF%gX  
M(^_/ 1Z  
9 NGKh3V  
U{\9mt7b!  
九. 简化 )/t&a$[  
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。 (*M*muk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .5"s[(S  
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: lfAiW;giJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TU6(Q,Yi|  
  +-*/&|^等 mtg=v@~  
2. 返回引用。 `fuQ t4  
  =,各种复合赋值等 s=e`}4  
3. 返回固定类型。 %G|Rb MP  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jY2mn".N  
4. 原样返回。 {#.<hPXn  
  operator, i]#"@xQ  
5. 返回解引用的类型。 UX2@eyejQ7  
  operator*(单目) V3% >TNp  
6. 返回地址。 S:K$fFcJ  
  operator&(单目) BTzBT%mP  
7. 下表访问返回类型。 1{ H=The  
  operator[] X"jL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s{Og3qUy  
  operator<<和operator>> /F$E)qN7n  
<~*[OwN  
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。 vM@8&,;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vX7U|zy  
?n]adS{  
template < typename Left > k:&vW21E  
struct value_return yq?\.~ax  
  { n $lVmQ6  
template < typename T > yH(3 m#  
  struct result_1 q@G}Hjn  
  { bv;. 6C(T<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NEUr w/  
} ; ]K3bDU~  
.kU}x3m  
template < typename T1, typename T2 > N%,zME  
  struct result_2 ~ _hA{$  
  { W}y)vrL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c1q;  
} ; Gshy$'_e  
} ; EJP]E)  
'6kD6o_p1  
^AShy`o^X  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Z l;TS%$  
1:iB1TclP  
下面我们来剥离functor中的operator() *8J 0yv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: BoQ%QV69%  
J )^F  
return l(t) op r(t) 9[`c"Pd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Lu~E5 ,  
return op l(t) 6g\hQ\+Z}  
return op l(t1, t2) $|g ;  
return l(t) op HOx+umjxW  
return l(t1, t2) op Q5hOVD%  
return l(t)[r(t)] jJaMkF;f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bsm/y+R  
P:_bF>r ?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 0K6My4d{  
单目: return f(l(t), r(t)); r7sA;Y\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aZ|?i }  
双目: return f(l(t)); em95ccs'-  
return f(l(t1, t2)); =W;e9 6#  
下面就是f的实现,以operator/为例 ubZJUm  
bEB2q\|Je  
struct meta_divide ie11syhV"  
  { Y]_$+Si:NK  
template < typename T1, typename T2 > 1{5t.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %-]a[qf3  
  { +?W4ac1  
  return t1 / t2; +0 }_X  
} @( \R@`#  
} ; n!.=05OtX  
Yo1]HG(kXB  
这个工作可以让宏来做: d/T&J=  
(/0dtJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o<J6KTLv  
template < typename T1, typename T2 > \ \>>P%EU,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -$kIVh  
以后可以直接用 b\KbF/ T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FrUqfTi+W  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /\_n5XI1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) +I-BqA9  
6:L2oW 6}{  
:<s`)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ok [_Z;  
yf;TIh%)=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ahIDKvJ4  
class unary_op : public Rettype ij|>hQC5i  
  { w[D]\>QHa  
    Left l; p!~1~q6  
public : ZDAW>H<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ).IyjHY  
2NJ\`1HZ\  
template < typename T > uO-|?{29  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,[T/O\k  
      {  \m~p;B  
      return FuncType::execute(l(t)); *sZH3:  
    } 6-uLK'E  
tHo|8c~ [  
    template < typename T1, typename T2 > K,JK9)T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \EU^`o+  
      { \@yJbhk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {;E6jw@  
    } A^p{Cq@E  
} ; q*4U2_^.  
\ {]y(GT  
(5E09K$  
同样还可以申明一个binary_op ?pfr^ !@$  
_9t1 aP5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XXhN; -p  
class binary_op : public Rettype n-xdyJD  
  { _'ebXrbZB  
    Left l; #AB5}rPEI  
Right r; oPF]]Imu  
public : 5y 5Dn!`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `'^o45  
"&/2 @  
template < typename T > i\l}M]Z#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <G|i5/|7  
      { N6of$p'N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T)OR HJ&,  
    } xpO;V}M|  
;@Fb>l BhX  
    template < typename T1, typename T2 > 4p-"1 c$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /gl8w-6  
      { +-(,'slov  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JKfJ%yy |  
    } !H)-  
} ; rm9>gKN;#  
q^sZP\i,*;  
4oH ,_sr  
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 :{ZwzJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2_)UHTwsK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9M3"'^ {$  
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。 DpvHIE:W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d"miPR  
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。。。 %7}j|eS)G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qbeUc5`1  
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) W+63B8)4  
下面是修改过的unary_op [:#K_EI5%  
knYp"<qj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'sH_^{V2  
class unary_op S4 Uu/EX6S  
  { Dol{y=(3e  
Left l; DBB&6~;?  
  fglfnx0{  
public : A]5];c  
YS){ N=g&'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^iJyo&I  
pvUV5^B(M  
template < typename T > jq*`| m;Q  
  struct result_1 j}",+H v  
  { `R: W5_n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zD<W`_z  
} ; <{bxOr+  
Q2- lHn^L:  
template < typename T1, typename T2 > sH;_U)ssH  
  struct result_2 x51R:x(p  
  { oPr`SYB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t1o 6;r K  
} ; Z:7eroZP  
B+U:=591  
template < typename T1, typename T2 > WEe7\bWF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4F G0'J&hw  
  { o.A:29KoU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r>FwJm!  
} ]#^v754X^T  
]S[/ a  
template < typename T > `62v5d*>a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Ex&AR8  
  { IF0!@f  
  return OpClass::execute(lt(t)); bI|G %  
} o}114X4q;  
Z;81 "   
} ; 'xj5R=V  
l7qW)<r  
MkoK(m{7  
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 r>peKo[X(  
好啦,现在才真正完美了。 'WE"$1  
现在在picker里面就可以这么添加了: CAC4A   
3MNM<Ih  
template < typename Right > "W%YsN0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C'|9nK$%  
  { -Q@f),  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i$<['DY  
} 5X)M)"rq;V  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 *$-X&.h[  
=X7kADRq  
<JWU@A-.y  
rY45.,qWs  
mLZ1u\ 7W  
十. bind G@`F{l  
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。 X\ P%C  
先来分析一下一段例子 -i2rcH  
b|Emu!9U  
.waw=C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'Tjvq%ks   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ld}?daPj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Fb]+h)on  
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。 !P=Cv=  
我们来写个简单的。 VZWo.Br'W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: * &:_Vgu  
对于函数对象类的版本: [5?Dov^j 3  
&=kv69v  
template < typename Func > f|q/2}Bqb  
struct functor_trait >jAFt_  
  { +:;ddV  
typedef typename Func::result_type result_type; s%K(hk  
} ; dz([GP'-*  
对于无参数函数的版本: . &j+&  
)&j`5sSXcr  
template < typename Ret > =eQB-Xe8Y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N:| :L:<1  
  { %o%V4K*  
typedef Ret result_type; T{C;bf:Q  
} ; 3Vc}Q'&Y  
对于单参数函数的版本: rV%T+!n%c  
6[A\cs  
template < typename Ret, typename V1 > mEd2f^R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8eS(gKD  
  { Fk/I (Q  
typedef Ret result_type; ZgxB7zl//  
} ; apk,\L@sZ  
对于双参数函数的版本: T(*,nJi~9  
SKH}!Id}n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )DXt_leLg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fYk>LW  
  { W7!gD  
typedef Ret result_type; '37 {$VHw  
} ; J#Hh4Kc  
等等。。。 H **tMq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V )<>W_g  
XY'8oU`]{  
template < typename Func > JKM(fX+  
struct func_return 0AQ4:KV(Y  
  { "?3=FBp&  
template < typename T > dRJ ](Gw  
  struct result_1 jDY B*Y^F  
  {  Ol }5ry  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V@`b7GM  
} ; j;-Wf6h{  
dw<i)P^   
template < typename T1, typename T2 > ~rBFP)  
  struct result_2 1z6aMd6.  
  { Z\IM~-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y 9]d{:9  
} ; C{J5:ak  
} ; LBy`N_@  
Qjj }k)  
 pRobx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L K #A  
o7!A(Eu  
template < typename Func, typename aPicker > 8IlUbj  
class binder_1 $?PI>9g!  
  { ?l9sj]^w  
Func fn; XZ |L D#  
aPicker pk; :.+w'SEn4M  
public : {:gx*4}q8  
HqWWWCWal  
template < typename T > Zmyq6.1q~  
  struct result_1 kS-BB[T  
  { I_ZJnu<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @n)? =[p  
} ; / 3N2?zS{  
{S=<(A @  
template < typename T1, typename T2 > uQO5GDuK>  
  struct result_2 m0bxVV^DK!  
  { r*`e%`HU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; plWNuEW  
} ; oWY3dc  
.jQx2 O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lm4A%4-db  
'r!!W0-K  
template < typename T > Z2]0brV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ImhkU%  
  { |M7C=z='  
  return fn(pk(t)); cj2Smgw&>  
} ]eGa_Ld  
template < typename T1, typename T2 > mw5>[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W]D YfR,  
  { %>*?uO`z[  
  return fn(pk(t1, t2)); UJ}}H}{  
} R@3HlGuRKw  
} ; Y5GN7.  
;I*t5{  
kc2B_+Y1  
一目了然不是么? t08U9`w  
最后实现bind MM32\}Y6  
:5~Dca_iU4  
1/9*c *w  
template < typename Func, typename aPicker > N9/k`ZGC  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F7=9> ,  
  { D=a*Xu2zq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bW W!,-|R  
} LOkgeJuWv  
viG=Ap.Th  
2个以上参数的bind可以同理实现。 > V(C>^%->  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 0e8  
2@a'n@-  
十一. phoenix KJT N"hF   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DIGw4g4Kt  
6Mc&=}bV  
for_each(v.begin(), v.end(), k5\V:P=#  
( t[!,puZc#  
do_ M#^q <K %  
[ D/=05E%[81  
  cout << _1 <<   " , " k$%{w\?Jf  
] Gk5'|s  
.while_( -- _1), 2*D2jw  
cout << var( " \n " ) Nt8"6k_  
) \ *CXXp`  
); c_qox  
)$^xbC#j`3  
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: ia\Gmh  
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 %t&Lq }e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h{mzYy} b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H,KH}25  
$CB&>?~  
-J63'bb7oi  
template < typename Cond, typename Actor > 'n7|fjX?Y  
class do_while BPkMw'a:  
  { |5;,]lbt  
Cond cd; s>G6/TTH6  
Actor act; 65zwi-  
public : ? /!Fv/  
template < typename T > dwB#k$VIOw  
  struct result_1 "#wAGlH6>  
  { ',hoe  
  typedef int result_type; )q'dX+4=eL  
} ; wrJQkven-  
Q3ZGN1aX<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :gRrM)n  
[Uk cG9  
template < typename T > nycJZ}f:wP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jF6Q:`k  
  { AT t.}-  
  do Z%o.kd"  
    { 1W*Qc_5 v1  
  act(t); ]Yt3@ug_f  
  } gs1  
  while (cd(t)); |6-9vU!LK?  
  return   0 ; T|\sN*}\8J  
} |u`YT;`!"-  
} ; MDa[bQ NM  
ZOqA8#\  
CxaI@+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7Z]?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。 =z5=?  
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。 0D4 4  
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。 Pq~#SxA~  
下面就是产生这个functor的类: W\<OCD%X  
rMG[,:V  
WClprSl8  
template < typename Actor > dh]Hf,OLF  
class do_while_actor <8%+-[(  
  { GX19GI@k  
Actor act; ~C 3 Y/}  
public : j*8Ze!^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %zc.b  
!pe[H*Cy  
template < typename Cond > XKp(31])  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2 br>{^T  
} ; KX x+J}n  
8u[.s`^  
b7xOm"X,N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 mn1!A`$  
最后,是那个do_ t`&mszd~T  
s7E %Et  
si%V63^lN  
class do_while_invoker  `&a8Wv  
  { aU +uPP  
public : m?Jnb\0  
template < typename Actor > =WCE "X  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z1RHdu0;z  
  { )e[q% %ks  
  return do_while_actor < Actor > (act); Wsd_RT}ww  
} ,f>^ q"  
} do_;  b%F'Ou~  
lKQjG+YF  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s!09cS  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GXx'"SK9  
最后来说说怎么处理break和continue )jI4]6  
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。 .h w(;  
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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