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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b9Ix*!Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %1]Lc=[j  
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, O~g0R6M6e  
&_c5C  
{7q +3f <  
pe@/tO&I  
  class filler ] i\a[3  
  { ;6zp,t0  
public : _RzcMX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [+$o`0q;N?  
} ; Ed~2Qr\65  
D8_-Dvp7H  
[W,maT 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: ~rU{Q>c  
(svd~he2  
Os7 3u#!'  
Mj@ 0F 2hy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 6JL:p{RLi  
v:] AS:  
 TBqJ.a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Mio~CJ"?  
1G+ ?/w  
!tD,phca~  
4mzWNr>fb  
二. 战前分析 7_#i,|]58  
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。 =i)k@w_(x  
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 |2~fOyA+  
>;@hA*<  
eqE%ofW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nM)H2'%kL&  
  /* --------------------------------------------- */ [P_1a`b  
vector < int *> vp( 10 ); nK9A=H'Hc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6|:]2S  
/* --------------------------------------------- */ 3F0:v,+;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); y/@.T\p  
/* --------------------------------------------- */ W|kKH5E&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I806I@ix  
  /* --------------------------------------------- */ a<X<hxW:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^^Tu/YC9x  
/* --------------------------------------------- */ wMB<^zZmv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N^. !l_  
rx#\Dc}  
3l@={Ts  
0zAj.iG  
看了之后,我们可以思考一些问题: i;>Hy|  
1._1, _2是什么? \YBY"J  
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。 _,4f z(  
2._1 = 1是在做什么? f[/E $r99J  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 =2eG j'}  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 `cr.C|RT:  
Ci ? +Sl  
^CwzA B  
三. 动工 o5FBqt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i'%:z]hp9  
q|%(47}z  
^4yFLqrC  
GZ]; U] _  
template < typename T > (HkMubnqg  
class assignment A %s"WSx,  
  { 7Jm9,4]  
T value; BI]%$rq  
public : eS jXaZh  
assignment( const T & v) : value(v) {} *lIK?"mo  
template < typename T2 > f13%[RA9N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d(L u|/~  
} ; * 5#Y [c  
ZIx,?E+eJ  
_6 ~/`_(KP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vxo iPqo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J,E'F!{  
h^5'i} @u  
xla9:*pPn  
toEmIa~o6  
  class holder 'qhA4W9  
  { }cE,&n  
public : k]"Rg2>%  
template < typename T > ,g$N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ee##:I[z  
  { !R WX1Z  
  return assignment < T > (t); %fpcH  
} S0~F$mP'  
} ; ;%#@vXH[Oo  
Ss&R!w9p  
fmvv q1G&  
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: '+ |{4-V  
4 |N&Y  
  static holder _1; G~e`O,+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m4 *Rr  
cV5Lp4wY?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?zNv7Bj  
而不用手动写一个函数对象。 (+9_nAgZ,  
HQ+:0" B  
xgtdmv%  
8_ns^6XK5p  
四. 问题分析 |YQ:4'^"  
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。 VWG#v #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。 c|Nv^V*2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d3(T=9;f2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 - iS\3P.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mD)_quz.sk  
oZ@_o3VG  
五. 问题1:一致性 Ajhrsa\~a  
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?| gBq,So  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8lt P)K4  
gRKmfJ*u  
struct holder +MeEy{;  
  { JF_\A)<ki  
  // 5HioxHL  
  template < typename T > Xt/muV  
T &   operator ()( const T & r) const oG5JJpLT  
  { PZR pH  
  return (T & )r; 3Cwqy#X#8  
} VWmZ|9Ri  
} ; -X Bh\w  
7k:}9M~  
这样的话assignment也必须相应改动: h]c-x(+  
>ea<6&!Ee  
template < typename Left, typename Right > s0.yPA  
class assignment Hi9;i/  
  { PS@` =Z  
Left l; |]]Xee]  
Right r; Zi2NgVF  
public : N Q{ X IN~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `96:Z-!}  
template < typename T2 > t4UKG&[a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \p.Byso,  
} ; '\ dFhYs{*  
cu|#AW  
同时,holder的operator=也需要改动: r+>E`GGQ  
!/['wv@  
template < typename T > W<B8PS$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3`k 1  
  { ho@f}4jhQ3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j 46f Q  
} c:51In|~{C  
GOa](oD}  
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。 2anx]QV4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V4 Pf?g  
((Ec:(:c  
return l(rhs) = r; rFn;z}J2  
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。 gV!Eotq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y 1Bj++?2  
kte Dh7  
template < typename Tp > ev#d1s|<S  
class constant_t M{:gc7%  
  { W UdKj  
  const Tp t; *6q8kQsz^1  
public : \y: 0+s/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QO7 > XHn  
template < typename T > Yq#I# 2RD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const oFHVA!lqe  
  { 9ToM5oQ  
  return t; q[1H=+  
} 1U~AupHE  
} ; -Z<e`iFQS  
n@5pS3qZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 KcfW+> W3  
下面就可以修改holder的operator=了 )~O{jd  
naXo < B  
template < typename T > DhY9)>4M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iX.=8 ~3  
  { (OYR, [*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6k42>e*p  
} Q{H88g^=J  
|I7P 0JqP  
同时也要修改assignment的operator() X`:(-3T  
Xe*@`&nv@  
template < typename T2 > R?>a UFM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L1Fn;nR  
现在代码看起来就很一致了。 q!""pr<n  
^Cyx "s't  
六. 问题2:链式操作 /pFg<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2#*Bw=  
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。 g84~d(\?  
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。 NV*aHci  
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。 W&z.O  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :{LVS nG  
&.=d,XKN  
template < typename T > U-3KuR+0  
struct result_1 ZGzrh`j{-  
  { WaN0$66[:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; d<V+;">2  
} ; "a5?cX;  
23pHB |X  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 1b;Aru~l  
e1}h|HL j  
template < typename T > f>waF u-  
struct   ref W}WGg|ug  
  { )+oDa{dZ  
typedef T & reference; 8 8pz<$  
} ; /Rx%}~x/m  
template < typename T > cpFw]w%]  
struct   ref < T &> kdQ=%  
  { E^1uZI\z  
typedef T & reference; RX=C)q2c  
} ; {^"c>'R  
}N2T/U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nrwb6wj  
A7+eWg{  
template < typename T > *u 3K8"XZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6peO9]Zy  
  { AvEJX0"\df  
  return l(t) = r(t); JF%+T yMe  
} u~1[nH:  
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。 g}$]K! F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 WsJ3zZc  
bW3e*O$V  
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 HHWB_QaL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -:a 9'dT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 iIcO_ZyA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "] kaaF$U%  
最后的布局是: V`S6cmwdc\  
                Add 8cfxKUS  
              /   \ uzho>p[ae  
            Divide   5 H`),PY2  
            /   \ +X cB5S>  
          _1     3 q^( [ & +  
似乎一切都解决了?不。 K}`.?6O  
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。 kIrME:  
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。 G:c)e ,pD  
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: *@cXBav/<  
b&HA_G4  
template < typename Right > !ygh`]6V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;|soc:aH  
Right & rt) const o8 q@rwu3  
  { :~ zK0v"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9i yNR!  
} d@7 ]=P:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WkXa%OZ  
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。 2P!Pbl<  
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。 s7(mNpo  
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。 R\A5f\L9  
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。 iW-w?!>|m  
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? 2[r#y1ro  
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: k U*\Fa*E  
d=xU f`^  
template < class Action > O6Xu/X]  
class picker : public Action 4}W*,&_  
  { d01bt$8>  
public : 4@/[aFH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h[ba$S,T  
  // all the operator overloaded z1T.\mzfX  
} ; $w)yQ %  
Rl.3p<sX  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 SEIGs_^'\  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Q;)[~p  
'F5&f9 A  
template < typename Right > 8nt:peJ$+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #)GL%{Oa  
  { -+Kx^V#'R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8"N<g'Yl,  
} F.c,FR2  
#J)sz,)(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \a<qI  
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。 \gDf&I  
jC@$D*"J  
template < typename T >   struct picker_maker &]ts*qCEL  
  { deQ0)A 4g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !-U5d9!  
} ; DNLqipUw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s34{\/'D+  
  { Gi6sl_"q  
typedef picker < T > result; h-<('w:A  
} ; 5^ARC^v  
.,o=#  
下面总的结构就有了: ?E^~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。 ;R@zf1UYA  
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。 )ra_`Qdcf  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ldf<  
至此链式操作完美实现。 :+bQPzL  
F7Mf>."  
:~~}|Eu  
七. 问题3 c] $X+  
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。 }XX)U_ x  
CDK0 $W n  
template < typename T1, typename T2 > ?y>P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vYKKv%LE  
  { 1 }Tbp_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); + Hc[5WL  
} !)?n n3  
!0zbWB9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E2Q;1Re@  
}/4 AT  
template < typename T1, typename T2 > 3PIZay  
struct result_2 ?k TVC  
  { }cn46 L%/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `J'xVq#O  
} ; 58DkVQ6  
Zz!XH8sH  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? O6pswMhAc  
这个差事就留给了holder自己。 M56^p ,  
    ]e$mTRi*  
M/EEoK^K@  
template < int Order > fFMGpibkM  
class holder; -Ds}kdxw  
template <> ='`z  
class holder < 1 > Y4_/G4C  
  { }TzMWdT  
public : .__XOd} K  
template < typename T > EeIV6ug  
  struct result_1 )D{L<.i_  
  { "T=Z/@Vy  
  typedef T & result;  "_eHK#)  
} ; E/v.+m  
template < typename T1, typename T2 > aHNR0L3$}{  
  struct result_2 mKugb_d?  
  { b|^g51v  
  typedef T1 & result; umaF}}-Q{  
} ; n sKl3}uU  
template < typename T > [<\k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  0w>V![  
  { `O?Kftv*  
  return (T & )r; V7U&8UPb  
} "1FPe63\*O  
template < typename T1, typename T2 > DzydS=`w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V7[6jW gH  
  { E (  
  return (T1 & )r1; X;lL$  
} = NHuj.  
} ; /{>$E>N;  
cKJf0S:cx-  
template <> cXU8}>qY7  
class holder < 2 > w#vSZbh  
  { Zyt,D|eWj  
public : HY0q!.qog  
template < typename T > hiq7e*Nsb  
  struct result_1 DDxbIkt  
  { Yz(k4K L  
  typedef T & result; o=}}hE\H  
} ; BgRfy2:  
template < typename T1, typename T2 > $&& mGD;?K  
  struct result_2 dn(I$K8  
  { [EI~/#;  
  typedef T2 & result; !m"LIa#/Cs  
} ; U_i%@{  
template < typename T > K&Ner(/X`6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rah"La  
  { $0$'co"  
  return (T & )r; B~+3<#B  
} +Z> Y//  
template < typename T1, typename T2 > =r"-Pm{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $mdmuUIy-3  
  { R[KF${X4  
  return (T2 & )r2; R % [ZQ K  
} ~A@T_ *0  
} ; cq lA"Eof  
G&=4@pLY5  
,)/gy)~#  
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> >。 (3cJ8o>&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ne<={u%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x\PZ.o  
%LyZaU_sB  
return l(i, j) = r(i, j); mApn[)?tv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FvYgpbEZ  
|osu4=s|  
  return ( int & )i; XJg8-)T#  
  return ( int & )j; $J6Pv   
最后执行i = j; t/55tL  
可见,参数被正确的选择了。 !%MI9Ok  
V`P8oIOh]  
]Z\Z_t  
f@S n1c,Mk  
z=mH\!  
八. 中期总结 ?*DM|hzOi  
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: [v47_ 5O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q^!_jMN5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y-2IAJHS8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0lpkG ="&r  
A*+pGQ  
qt_ocOr  
#1Zqq([@  
d*qb^C{'"  
7 ~b=G  
九. 简化 <PLQY  
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。 #IJm*_J<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 44Dytpvg  
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: AWaptw_p*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CFE  ubEb  
  +-*/&|^等 &T.d"i  
2. 返回引用。 A]0A,A0  
  =,各种复合赋值等 &10l80vj  
3. 返回固定类型。 M3XG s|gw  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6HroKu  
4. 原样返回。 ,+w9_Gy2H  
  operator, -e_91W I  
5. 返回解引用的类型。 *Bfo"["0.  
  operator*(单目) \c ')9g@  
6. 返回地址。 /80H.|8O  
  operator&(单目) ]MD,{T9l\>  
7. 下表访问返回类型。 zM+4<k_dH]  
  operator[] LZ#=Ks  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1O#]qZS}]  
  operator<<和operator>> 7gWT[  
j1zrjhXI  
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。 jY;T:C-T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Wd`*<+t]  
cNbH:r"Ay  
template < typename Left > oW}nr<G{<  
struct value_return } 6 ,m2u  
  { n[S-bzU^t  
template < typename T > LNz  
  struct result_1 ./ ]xn  
  { Q};n%&n&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; fe!eZiE  
} ; '/OcJVSR  
mpr_AL!ZO~  
template < typename T1, typename T2 > epicY  
  struct result_2 }b5omHUE%  
  { y^!>'cdV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; YD3jP}Ym  
} ; yj$$k~@  
} ; "Jahc.I  
2LfiaHO  
n;@.eC,T/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oACbZ#/@n  
6|mHu2qXm  
下面我们来剥离functor中的operator() sL Kk1A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2jf73$F  
L< XAvg  
return l(t) op r(t) ?^whK<"]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,? >{M  
return op l(t) NX[-Y]t  
return op l(t1, t2) #fYRsVQ  
return l(t) op K`=9"v'f+  
return l(t1, t2) op HVJqDF  
return l(t)[r(t)] a8WWFAC[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {MRXK nm;e  
zRU9Q 2Y  
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: d*YVk{s7V  
单目: return f(l(t), r(t)); {+~ JTrp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  -uKTEG[  
双目: return f(l(t)); Ypx5:gm|J  
return f(l(t1, t2)); ]'NL-8x">  
下面就是f的实现,以operator/为例 nt&"? /s  
1[yy/v'q  
struct meta_divide YdZ9##IU3  
  { #<LJns\t   
template < typename T1, typename T2 > z''ejq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 85x34nT  
  { C66 9:%  
  return t1 / t2; bm*.*A]  
} &6^ --cc  
} ; mtg=v@~  
$@D*/@  
这个工作可以让宏来做: wBWqibY|  
o;9 G{Xj3@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DPlDuUOd  
template < typename T1, typename T2 > \ f,|g|&C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z`qb>Y"xf3  
以后可以直接用 Gx7bV}&PN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eB&.keO  
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 "Xg~1)%  
(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。。。) ;^TSla+t+  
6b7c9n Z  
y>#_LhTX-  
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 X"jL  
zviTGhA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /1v:eoF;  
class unary_op : public Rettype P BVF'~f@j  
  { vM@8&,;  
    Left l; vX7U|zy  
public : ?n]adS{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Vx}e,(i  
ddS3;Rk2  
template < typename T > $bDaZGy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }[{9u#@#  
      { O14\_eAu6  
      return FuncType::execute(l(t)); A<] $[2qPj  
    } ?y]R /?  
VbDk44X.W  
    template < typename T1, typename T2 > ~?4 BP%g-y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >~0~h:M+  
      { r$1b=m,0d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,#czx3?4  
    } =r)LG,w212  
} ;  y!dw{Lz  
48Jt5Jz_  
l^XOW- ;u  
同样还可以申明一个binary_op No8-Hm  
d A'0'M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Bq;GO  
class binary_op : public Rettype 3-=AmRxW't  
  { +I\54PBws  
    Left l; %Z+**>1J  
Right r; PqIskv+  
public : bU/4KZ'-^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BoQ%QV69%  
]%ewxF  
template < typename T >  @M OaXe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0~z`>#W,  
      { d-C%R9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ^9`|QF  
    } joDqv,iW8  
`M*jrkM]x  
    template < typename T1, typename T2 > op@=0d??  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yM}3u4FG  
      { KYZ#.f@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @tJ4^<`P{  
    } ')}itS8  
} ; {+ Ibi{  
.hM t:BMf*  
E]v]fy"  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 /N({"G'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ySB0"bl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) c^O&A\+;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 p>O/H1US;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qDTdYf  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 D66NF;7q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 fJP *RVz  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) |VzXcV-"8)  
下面是修改过的unary_op JQ;.+5 N<K  
F\hVunPVx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c:52pYf+  
class unary_op c3Gy1#f:#2  
  { pH2/." zE<  
Left l; }a/z.&x]V  
  tot~\S  
public : 6uv~.-T<l  
z(8G=C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +*w}H 0Z  
&]Uo>Gb3!q  
template < typename T > MD*dq  
  struct result_1 m?; ?I]`  
  { ,2 rfN"o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h1"|$  
} ; C=|8C70[%N  
{=\Fc`74  
template < typename T1, typename T2 > B;F ~6i  
  struct result_2 :h |]j[2p  
  { ij|>hQC5i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w[D]\>QHa  
} ; p!~1~q6  
D)pTE?@W'  
template < typename T1, typename T2 > H] g=( %ok  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0{uaSR  
  { $_,-ES I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $5/d?q-ts{  
} 5~/EAK`  
?;_>BX|Zjl  
template < typename T > Xtfs)"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Z2XP76(4A  
  { x;sc?5_`  
  return OpClass::execute(lt(t)); u#rbc"  
} %$kd`Rl}  
}vh4ix  
} ; q*4U2_^.  
(X Oz0.W  
UlXxG|  
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 >d=pl}-kOQ  
好啦,现在才真正完美了。 Ue60Mf  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;2\6U;  
SE43C %hv  
template < typename Right > "/RMIS K[;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JBLUX,  
  { TTFs|T6`q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~".@;Q  
} Zhv%mUj~  
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。 -|^)8  
GA$fueiQNs  
a;^lOU|L{  
g`Cv[Pq?at  
$/|) ,n  
十. bind HzKY2F(,  
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。 :fwtPvLo  
先来分析一下一段例子 UKZ )Boo  
z6l'v~\  
8PH4v\tJEK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mNacLkh[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 In?#?:Q@&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pqb`g@  
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。 |,5|ZpgL  
我们来写个简单的。 $H[q5(_~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5O d]rE  
对于函数对象类的版本: -aVC`  
ZZZ9C#hK^9  
template < typename Func > b=xn(HE8|  
struct functor_trait  .gmS1ju  
  { +0z7}u\x  
typedef typename Func::result_type result_type; /5/gnp C  
} ; _<{<b  
对于无参数函数的版本: dr}PjwW%  
=EMB~i  
template < typename Ret > f+hHc8g  
struct functor_trait < Ret ( * )() > );VuZsmi  
  { T]Ai{@i  
typedef Ret result_type; 'sH_^{V2  
} ; S4 Uu/EX6S  
对于单参数函数的版本: Dol{y=(3e  
DBB&6~;?  
template < typename Ret, typename V1 > fglfnx0{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E/a2b(,Tg  
  { pc0{  
typedef Ret result_type; Y1I)w^}:  
} ; \.O&-oi  
对于双参数函数的版本: Wh| T3&  
/z4c>)fV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y8]@y0(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2vLun   
  { 72"H#dy%U  
typedef Ret result_type; Dqii60  
} ; |u^S}"@3sU  
等等。。。 :o{,F7(P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Gj-nT N  
\>Rfa+  
template < typename Func > [%^sl>,7  
struct func_return [SC6{ |  
  { vg[3\!8z[  
template < typename T > @-Q l6k  
  struct result_1 -qDqJ62mC  
  { Jj+Q2D:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -u'"l(n)~  
} ; 2;WbXc!#!  
rG6G~ |mS  
template < typename T1, typename T2 > irD5;xk([  
  struct result_2 K_YOp1  
  { nL/]Q'(5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?..BA&zRk  
} ; 2O[sRm)  
} ; =hFY-~U  
$7DW-TA  
"QNQ00[T`>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 MkoK(m{7  
r>peKo[X(  
template < typename Func, typename aPicker > 'WE"$1  
class binder_1 CAC4A   
  { -wiQ d@X  
Func fn; ;[R6rVHe{  
aPicker pk; r4X}U|s!0  
public : 4k@n5JNa  
yiC7)=  
template < typename T > .cQO?UKK  
  struct result_1 s$hO/INr  
  { v { >3)$1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JOY&YA$U  
} ; U?:P7YWy  
^ZQMRNP{r  
template < typename T1, typename T2 > *}lLV.+A  
  struct result_2 [QgP6f]=  
  { } #H,oy;Dz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >lUPOc  
} ; ^wd@mWxx  
mXp#6'a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zvdut ,6<  
ftxL-7y%  
template < typename T > 4-x<^ ev=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yj&GJuNb~  
  { cZ:jht  
  return fn(pk(t)); (b f IS  
} {+WY,%e  
template < typename T1, typename T2 > e6j1Fa9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Z2 'Y[@.  
  { ?QT6q]|d0+  
  return fn(pk(t1, t2)); w/m@(EBK  
} '?veMX  
} ; w/nohZF6H  
%o%V4K*  
T{C;bf:Q  
一目了然不是么? OLb s~ >VA  
最后实现bind ?yef?JI$p  
r9_ ON|  
FHr)xqo=~  
template < typename Func, typename aPicker > /o;L,mcx*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W"vLCHTh  
  { tjx8 UgSi  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G9Uc }z  
} Z\CvaX  
Ie. on)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fasW b&~z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +112{v=!i  
|z=`Ur@)  
十一. phoenix ct3i^,i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: AuXUD9 -  
z.cDbkf}  
for_each(v.begin(), v.end(), H1kI+YJ@  
( Yn ~fnI{  
do_ c{/R?<  
[ eW(pP>@k,  
  cout << _1 <<   " , " 5 qfvHQ ~M  
] imYfRi=$  
.while_( -- _1), H<_Tn$<zH.  
cout << var( " \n " ) 3s!6rT_=)d  
) ^~[7])}g6  
); vzg^tJ  
Hloe7+5UD  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: s0?'mC+p  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor cRnDAn#42  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 KNAvLcg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dRron_'  
Jj \ nye+  
Ea@0>_U|  
template < typename Cond, typename Actor > _  Lh0  
class do_while _C/|<Ot:  
  { M?h{'$T  
Cond cd; G7 UUx+X  
Actor act; ['}|#3*w  
public : ML12&E>  
template < typename T > |KYl'"5\  
  struct result_1 XZ |L D#  
  { :.+w'SEn4M  
  typedef int result_type; {:gx*4}q8  
} ; HqWWWCWal  
Zmyq6.1q~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kS-BB[T  
I_ZJnu<  
template < typename T > w"9h_;'C_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z5q%L!4G  
  { ~JL qh  
  do k={D!4kKz  
    { b \}a   
  act(t); caQ1SV^{9  
  } d%P2V>P  
  while (cd(t)); oWY3dc  
  return   0 ; !.j{vvQ/  
} Qf=^C Q=lV  
} ; $vXY"-k  
W/2y; @  
]vQa~}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _R\FB|_  
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。 ?C2(q6X+s  
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。 #'&-S@/nQs  
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。 -w"I  
下面就是产生这个functor的类: o!BCR:  
&s`)_P[  
R@3HlGuRKw  
template < typename Actor > Y5GN7.  
class do_while_actor $ Lstq_x+  
  { ejV`W7U  
Actor act; YdCl  
public : (sKg*G2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ExO#V9DaW  
QfEJU8/5d  
template < typename Cond > U%@PY9#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ">Qxb.Y}  
} ; PL= v,NB  
vb~%u;zrC@  
\ZcI{t'a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >k"O3Pc@  
最后,是那个do_ SdlO]y9E  
O<s7VHj  
. \a+m  
class do_while_invoker ]x metv|7  
  { 55O}SUs!P  
public : VjWJx^ZL#  
template < typename Actor > i<Ms2^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !hQ-i3?qm  
  {  GhfhR^P  
  return do_while_actor < Actor > (act); wetu.aMp  
} !b`fykC  
} do_; Zl3l=x h  
la{?&75]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? = cxO@Fu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U[pHT _U  
最后来说说怎么处理break和continue 2*D2jw  
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。 F4\:9ws  
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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