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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i&Ea@b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _ 0-YsD  
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, `|R{^Sk1o  
SPBXI[[-  
#/T)9=m  
6o!"$IH4  
  class filler a^BD55d?  
  { 8g\.1<~  
public : i> ;G4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ZYG"nmNd  
} ; ~c4Y*]J  
BtspnVB ez  
nP.d5%E  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Ks4TBi&J   
Rzp-Q5@M Y  
R0Qp*&AL  
rVLA"x 9u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '2NeuK-KD  
gN*8 zui  
@I%m}>4Jm  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 61wiXX"N  
<R2bz1!h.  
`+U-oqs  
NFQ0/iuW  
二. 战前分析 epQ7@9,Q  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 + EM '-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  BzDS  
i+OyBDkJM!  
_$r+*nGDz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 17-K~ybc  
  /* --------------------------------------------- */ cB|](gWS~  
vector < int *> vp( 10 ); NS\'o )J  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); IlH*s/  
/* --------------------------------------------- */ c Mq|`CM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E5B:79BGO  
/* --------------------------------------------- */ 'E9\V\bi  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ur;8uv2o  
  /* --------------------------------------------- */ VP[ J#TPU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W )\~T:Kn  
/* --------------------------------------------- */ !y6 D+<k*]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j &~OR6  
%N2=:;f  
WO|#`HM2  
^X^4R1V)  
看了之后,我们可以思考一些问题: }z}oVc  
1._1, _2是什么? (%tKGeb  
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。 7Kfh:0Ihhy  
2._1 = 1是在做什么? YqYCW}$  
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。 .QW89e,O3  
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。 8!1vsEqv  
<~'\~Zd+  
ri6_u;Ch  
三. 动工 Nb-;D)W;B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (Ori].{C.J  
 kf';"  
Po% V%~  
q* +}wP  
template < typename T > U5odSR$  
class assignment Tw=Jc 's  
  { YHl6M&*@  
T value; -|T.APxB  
public : o@vo,JU  
assignment( const T & v) : value(v) {} &0~E+ 9b  
template < typename T2 > Jc/*w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :A>cf}  
} ; Ovh[qm?Z  
Bi9 S1 p  
,F]Y,"x:  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]7eQ5[ 5s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^ 14U]<  
xh,};TS(K  
b 'jZ4{+W  
*MglX<  
  class holder Y:XE4v/)@L  
  { '(r/@%=U  
public : `{#0C-  
template < typename T > . _Bejh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1:(qoA:  
  { yHsmX2s  
  return assignment < T > (t); B agO0#  
} Dyyf%'\M  
} ; EBc_RpC/Z  
~bC{ R&p  
3 - Nwg9 U  
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[#EFM  
tJ;<=.n  
  static holder _1; cks53/Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m^I+>Bp/:  
M{w[hV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;/l$&:  
而不用手动写一个函数对象。 "^Y)&<J&  
e=e^;K4  
E{'{fo!#)  
>>22:JI`  
四. 问题分析 ]zK'aod  
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。 BWRAz*V  
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。 R9bsl.e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;aXu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q% *-4GP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $De14  
,41Z_h  
五. 问题1:一致性 J'{69<`Dl  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| DD5 S R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f"i(+:la  
 KT'Ebb]  
struct holder TNun)0p  
  { P5;n(E(19  
  // Y%$@ZYW  
  template < typename T > 9)2 kjBeb  
T &   operator ()( const T & r) const LelCjC{`1  
  { N!me:|Dn  
  return (T & )r; JzuU k  
} gbf2ty  
} ; 8d4:8}  
\<n 9kwU  
这样的话assignment也必须相应改动: +ftOJFkI  
[k<"@[8)  
template < typename Left, typename Right > cl\Gh  
class assignment 5l_ >QB  
  { '2LK(uaU  
Left l;  F6'[8f  
Right r; /xS4>@hn  
public : MZPXI{G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?so=k&I-M  
template < typename T2 > l  rRRRR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g<b(q|  
} ; [-Xz:  
_Fc :<Ym?  
同时,holder的operator=也需要改动: =@ SJyW  
8)KA {gN}  
template < typename T > BIJlU(aF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3$ 'eDa[  
  {  <xn96|$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8,VX%CS#q  
} xJcM1>cT>  
yiT)m]E d  
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。 TK! D=M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -=;V*;  
44r@8HO1  
return l(rhs) = r; KCDbE6  
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。 heizO",8.&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: --D&a;CO}  
A,H|c="  
template < typename Tp > _0GM!Cny  
class constant_t aB $xQ|~  
  { mK Ta.  
  const Tp t; PQ0l<]Y  
public : ,V`zW<8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [<0\v<{`L  
template < typename T > JkfVsmc<{h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j:Y1  
  { 'nx";[6(  
  return t; n "J+? ~9  
} !EwL"4pPw  
} ; :Qc[>:N  
@3aI7U/I  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NP+*L|-;  
下面就可以修改holder的operator=了 C<G`wXlP|  
M= ]]kJ:I  
template < typename T > M "W~%   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $E >)  
  { u*h+ c8|zI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {e/6iSpT  
} U=Hx&g  
Hyn*O)q!  
同时也要修改assignment的operator() K|a^<| S  
;:`0:Ao.  
template < typename T2 > 4tGP- L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5eL_iNqJM  
现在代码看起来就很一致了。 Qnr7Qnb  
VX'cFqrK3  
六. 问题2:链式操作 NA/hs/ '  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 asj*/eC$/i  
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。 )ZHo7X  
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。 9im<J'  
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。 !et[Rdbu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n[f<]4<  
>Nho`m(  
template < typename T > VV%Q "0 \  
struct result_1 8am/5o  
  { =rL^^MZp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^#0k\f>_  
} ; h%=>iQ%enc  
jmkVolz  
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: ~N!-4-~p  
gX'nFGqud  
template < typename T > 5 0KB:1(g  
struct   ref OS{j5o  
  { &pk&8_=f  
typedef T & reference; -~HyzX\cZB  
} ; bMjE@S&  
template < typename T > ajJ+Jn\  
struct   ref < T &> FV];od&c  
  { F Cp\w1+  
typedef T & reference; wJ}9(>id*  
} ; ^{l^Z +b.  
p]^?4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]!mC5Ea  
+<TnE+>j  
template < typename T > cy%S5Rz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }b$W+/M\  
  { sfUKH;xC  
  return l(t) = r(t); ==^9_a^  
} +`p@md2L1  
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。 rL9u7) x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %9HL "  
H6Dw5vG"l  
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 QVq+';cG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: caC-JcDXy  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EZw<)Q   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0D Q\akh  
最后的布局是: >I&'Rj&Mc  
                Add 3{/Y&/\"'^  
              /   \ 6 h%%?  
            Divide   5 \[CPI`yQe  
            /   \ C\RJ){dk  
          _1     3 2 g`<*u*  
似乎一切都解决了?不。 WKDa]({k%  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,T<q"d7-#  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #ts;s\!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: )^q7s&p/  
!7fL'  
template < typename Right > 1SY`V?cu  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aZBS!X  
Right & rt) const n72+X  
  { x./l27}6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `(Eiu$h6V-  
} Oh]RIWL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wiE'6CM  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 DX\|*:,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 fvH4<c5x  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \])-Bp ,  
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。 ob(S/t  
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? lBN1OL[N  
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: \YN(rD-  
6_vhBYLf  
template < class Action > Rg,]d u u?  
class picker : public Action s ~ Xa=_+D  
  { ,!i!q[YkL9  
public : 67]kT%0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;+6TZqklQ  
  // all the operator overloaded u.~`/O  
} ; O S%  
{!]7=K)W9  
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。 R8(Bt73  
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: +"8-)'  
OMM5p=2Q  
template < typename Right > >$ok3-tuU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const a*GiLq  
  { )h>H}wDs  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )i$:iI >k  
} D$&LCW#x  
~bsL W:.'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +.Cx.Nf(  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 >v9@p7Dn  
%'`L+y  
template < typename T >   struct picker_maker Xpp%j  
  { E,EpzB$_dj  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 873'=m&  
} ; tY>_ +)oi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `= FDNOwp  
  { x4 .Y&Wq#  
typedef picker < T > result; G0^,@jF?b  
} ; nbf w7u  
1:Dm, d;  
下面总的结构就有了: 48p< ~#<W\  
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。 8-clL\bm  
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。 Uk0Fo(HY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \]$TBN dJ4  
至此链式操作完美实现。 $ytlj1.  
c'Mi9,q  
bayDdR4T  
七. 问题3 |tua*zEsS  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >^|( AzS  
AhauNS^"{R  
template < typename T1, typename T2 > [/'=M h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WPXLN'w+  
  { jYJRG<*e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )&$p?kF  
} 1.6Y=Mh=i[  
0n('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: c!20(( 2|I  
jDKL}x  
template < typename T1, typename T2 > # qPWJ  
struct result_2 9u%S<F"  
  { lAZn0EU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3`3`iN!8\@  
} ; SGK=WLGM8  
g]a5%8*{  
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? @b2JR^  
这个差事就留给了holder自己。 m:4Ec>?e  
    =, WW#tD  
_`LQnRp(  
template < int Order > F?EAIL  
class holder; =xX)2h  
template <> blHJhB&8  
class holder < 1 > #OE]'k Ss  
  { #\LsM ~,  
public : rh+2 7"  
template < typename T > L,PD4H"8  
  struct result_1 lemE/(`a_  
  { [L4s.l_#  
  typedef T & result; |WMP_sGn  
} ; g2t'u4>  
template < typename T1, typename T2 > hDAxX= FM  
  struct result_2 VzZ'W[/7)B  
  { 5L%\rH&N  
  typedef T1 & result; s J~WzQ  
} ; JS{trqc1d  
template < typename T > /QT"5fxKJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8O='Q-& 8  
  { %g+*.8;"b  
  return (T & )r; v5Qp[O_  
} #G`UR  
template < typename T1, typename T2 > W]l&mr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ),53(=/hl  
  { D @bnm s  
  return (T1 & )r1; i *9Bu;  
} SZ)AO8&  
} ; ,]* MI"  
~wl 4  
template <> b0n " J`  
class holder < 2 > %M KZ':m  
  { I%qZMoS1h  
public : Kp.d#W_TX  
template < typename T > y?4%eD  
  struct result_1 -w#*~Q{'*  
  { 8n`O{8:fi  
  typedef T & result; ;(1Xb   
} ; fO'"UI  
template < typename T1, typename T2 > PW)Gd +y  
  struct result_2 +`D,7"{Eu  
  { . v L4@_  
  typedef T2 & result; vD@ =V#T  
} ; L%sskV(  
template < typename T > D <SLv,Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CQGq}.Jt!  
  { Q`* v|Lp  
  return (T & )r; I&lb5'6D  
} hCvK2Xu   
template < typename T1, typename T2 > R3,O;9i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -YD+x PD  
  { b?Zt3#  
  return (T2 & )r2; M,V~oc5  
} 5S&'O4yz^  
} ; D Xjw"^x  
THcK,`lX@  
dvLO#o{  
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> >。 KDQqN]rg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Yfotq9.=+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :l/?cV;  
g(`m#&P>G  
return l(i, j) = r(i, j); Q^c)T>OAI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LFHzd@Y7"  
5UU1HC;C  
  return ( int & )i; YA,vT[kX  
  return ( int & )j; F{;{o^Pv  
最后执行i = j; X4z6#S58  
可见,参数被正确的选择了。 XoZPz  
GiH<6<=  
5&QDZnsl  
P_{jZ}y(  
npD`9ff  
八. 中期总结 &R7N^*He  
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: \ f6@B:?y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t<%S_J\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q5D_bm7,3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `mt. =d  
_pZaVx  
F]L$xU  
/j|Rz5@ =  
&Ub0o2+y  
.>A`FqV$~+  
九. 简化 S="teH[  
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。 q[rBu9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;3 |Z}P  
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: %n7mN])  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A"$UU6Z4  
  +-*/&|^等 FdZG%N>Z  
2. 返回引用。 djGzJLH  
  =,各种复合赋值等 {y0`p1  
3. 返回固定类型。 ?oKY"C8/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h%0hryGB  
4. 原样返回。 `EjPy>kM  
  operator, /`)>W :  
5. 返回解引用的类型。 :% o32  
  operator*(单目) d 6$,N|  
6. 返回地址。 W\W|v?r  
  operator&(单目) O F|3y~z  
7. 下表访问返回类型。 fsr0E=nV  
  operator[] ?jDdF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >AsrPU[  
  operator<<和operator>> fQ@k$W\  
P{{pp<tX*&  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {8YNmxF#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TAl#V 7PF}  
5/m^9@A  
template < typename Left > k;AV  'r  
struct value_return Ba]J3Yp,z  
  { YH%aPsi  
template < typename T > `QIYnokL  
  struct result_1 pP`KI'aUN  
  { 'W>Zr}:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R>05MhA+  
} ; RkW)B^#  
!oDX+hd,%>  
template < typename T1, typename T2 > 0VOj,)K=  
  struct result_2 3Xun>ZQ-  
  { _ zh>q4M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~jqG  
} ; l_Ffbs_6t  
} ; tBZ&h` V  
|6mDooTy  
w,'"2^Cwy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait XehpW}2\  
@7C?]/8#  
下面我们来剥离functor中的operator() o,#[Se*n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D m|_;iO,  
b)5z'zQu  
return l(t) op r(t) -@wnQ?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5tIM@,.I/  
return op l(t) mM&*_#( 6  
return op l(t1, t2) _B5t)7I  
return l(t) op x9c/;Q &m  
return l(t1, t2) op : Y{aa1  
return l(t)[r(t)] D~< 3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d_0r  
:tv:46+s=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: C#y[UM5\k;  
单目: return f(l(t), r(t)); ikSm;.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E903T''s  
双目: return f(l(t)); S @EkrC\4n  
return f(l(t1, t2)); {APsi7HYBr  
下面就是f的实现,以operator/为例 m _0D^e7#  
v0ng M)^q  
struct meta_divide b0~AN#Es  
  { ~m]sJpW<"  
template < typename T1, typename T2 > /p=9"?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;U +;NsCH  
  { q66+x)  
  return t1 / t2; LOD'iiH6  
} kg>Ymo.  
} ; | Q Y_ci  
3M nm2*\  
这个工作可以让宏来做: k#4%d1O}  
Q}?yj,D D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :oH~{EQ  
template < typename T1, typename T2 > \ .Q,IOCHk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "]jGCo>9  
以后可以直接用 =-ky%3:`@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 31w9$H N  
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 NW.<v /?=,  
(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。。。) cR0RJ$[d  
S_z}h  
UeG$lMV  
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<0-'EF/S  
3lyk/',  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N}Ol`@@#h  
class unary_op : public Rettype hLVS}HE2  
  { h48JpZ"  
    Left l; :J3ZTyjb  
public : x4PH-f-7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n\nC.|_G@  
"%c\i-&t  
template < typename T > k~(j   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -XVC,.Ly  
      { #xqeCX 4p  
      return FuncType::execute(l(t)); 6,"fH{Bd  
    } ^lqcF.  
}`oe<|  
    template < typename T1, typename T2 > [TZlvX(E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y\'t{>U/  
      { FkdG@7Xf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @quNVx(y  
    } 58H[sM4>  
} ; ^y?7B_%:B#  
vrtK~5K  
$B6"fYiDk  
同样还可以申明一个binary_op k,L,  
uC3o@qGW<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  [69[Ct  
class binary_op : public Rettype oKIry 8'^N  
  { _}X_^taTZS  
    Left l; 5Rv6+d  
Right r; s!\uR.  
public : U _~lpu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 73$^y)AvY  
Ni$WI{e9  
template < typename T > YfC1.8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P@Wi^svj  
      { UTEUVcJ\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w_po5[]R  
    } 8&6h()  
."R,j|o6  
    template < typename T1, typename T2 > >EFjyhVE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / r#.BXP  
      { sXzxEhp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h1.]Nl C  
    } `~Eo;'(+^  
} ; Le9^,B@Pb  
m*L*# ZBS  
*P_ 3A:_  
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 DLYk#d: q?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0]l _qxv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kji*7a?y  
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。 QE&rpF7l{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PaF`dnJ  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 )%q]?@kB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FbB> Md;  
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) 4h>Dpml  
下面是修改过的unary_op tBgB>-h(  
:CO>g=`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >]q{vKCAP  
class unary_op hKw4[wB]  
  { ;BV1E|j  
Left l; 4P@Ak7iL(V  
  ^Bw2y&nN  
public : '>AOJ aA  
} h|1H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \*x]xc/^  
eK\1cs  
template < typename T > [HB>\   
  struct result_1 <d,Qi.G4  
  { o5gt`H"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -W(O~AK  
} ; )s6pOxWx  
c>~"Z-VtX  
template < typename T1, typename T2 > WjxO M\?#  
  struct result_2 l~,5)*T  
  { $LLkYOwI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cq`v8  
} ; B&&:A4  
^PIU A'  
template < typename T1, typename T2 > _}.BZ[i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MtC\kTW  
  { <rc?EV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); / %}Xiqlrd  
} q]3bGO;  
^9zL[R  
template < typename T > C-/<5D j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1BK-uv:  
  { ^ZX71-  
  return OpClass::execute(lt(t)); H: Rd4dl,  
} [mKPOg-t  
K'.aQ&2  
} ; RiC1lCE  
=Jfo=`da  
{)]5o| Hx  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug GGcN aW'  
好啦,现在才真正完美了。 6@?4z Rkz  
现在在picker里面就可以这么添加了: h.@5vhD  
Q?KWiFA}'  
template < typename Right > FU9q|!2Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p9k' .H^:_  
  { I/D (gY06<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H(U`S  
} 4(>|f_$  
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。 K^j7T[pR  
\EF^Ag  
s(W]>Ib  
'+LbFGrO3  
ca/AScL  
十. bind BwwOaO@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。 T)J=lw  
先来分析一下一段例子 !L4Vz7 C  
[F4] pR(  
fQcJyX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CAdqoCz|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %"|I` m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s Wk92x _l  
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。 b6sj/V8  
我们来写个简单的。 $_NYu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K[JbQ30  
对于函数对象类的版本: $d 2mcwh\  
1+|s   
template < typename Func > t'Zq>y;yg  
struct functor_trait wlk{V  
  { mm(Ff>O  
typedef typename Func::result_type result_type; Y=+pz^/"  
} ; T$[50~  
对于无参数函数的版本: ? S^ U-.`  
rEEoR'c6  
template < typename Ret > CN4Q++{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JgQ,,p_V?  
  { aMdWT4  
typedef Ret result_type; +VxzWNs*JP  
} ; qKu/~0a/  
对于单参数函数的版本: 8D3|}z?  
&`+tWL6L  
template < typename Ret, typename V1 > Lky<L96  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yf3c- p  
  { <4r3ZV;'  
typedef Ret result_type; E(]39B"i  
} ; }pqnF53  
对于双参数函数的版本: F(+,M~  
g{{DC )>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z2'3P{#s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aQzDOeTi  
  { ,gAa9  
typedef Ret result_type; oD1rt>k  
} ; LsB|}_j7  
等等。。。 A=8%2U wI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WUnz  
e$'|EE.=q+  
template < typename Func > |6@s6]%X}  
struct func_return g i>`  
  { 4yy9m8/  
template < typename T > d)hA'k  
  struct result_1 BMaw]D  
  { Eod'Esye5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *Ae> ,LyE  
} ; +9EG6"..@H  
')eg6IC0&T  
template < typename T1, typename T2 >  S9\_ODv  
  struct result_2 Lg6;FbY?  
  { eO7 )LM4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8zhr;Srt  
} ; w)xiiO[  
} ; L>xecep  
FFC"rG  
,j3Yvn W  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >~_oSC)E  
{\:"OcP #  
template < typename Func, typename aPicker > |.]sL0; 4Z  
class binder_1 3i\<#{  
  { mO#62e4C  
Func fn; ,%Go.3i[  
aPicker pk; _=Y?' gHH  
public : mf4C68DI@u  
N{kp^Byim0  
template < typename T > jimWLF5Q5"  
  struct result_1 &Ul8h,qw  
  { Rda~Drz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y}5:CZ  
} ; ULT,>S6r  
t[=-4;  
template < typename T1, typename T2 > ^&[Z@*A8#  
  struct result_2 dMw7UJ  
  { Ec2?'*s   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mCb1^Y  
} ; PCqE9B)l  
#/"?.Z;SSH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )h0 3sv  
B7QuSo//  
template < typename T > ,M?K3lG\g[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8%\0v?a5  
  { p)&Yr  
  return fn(pk(t)); U7_1R0h  
} gPJZpaS  
template < typename T1, typename T2 > H;D CkVL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1 r9.JS  
  { Sv#S_jh  
  return fn(pk(t1, t2)); b=$(`y  
} UiE 1TD{  
} ; Bjc<d,]  
wf`e3S  
Y'&rSHI"  
一目了然不是么? /^M|$JRI  
最后实现bind {e]ktj#+{  
@sPuc.  
%M7EOa  
template < typename Func, typename aPicker > woyn6Z1JQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bI?uV;m>  
  { xq@_' 3X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W ])Lc3X  
} JmBe1"hs  
^.g BHZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :iEIo7B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 R!z32 <5k  
`fM]3]x>  
十一. phoenix E7`Q =4@e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KAI/*G\z  
@h E7F}  
for_each(v.begin(), v.end(), Ge_Gx*R  
( 4 Q<c I2|  
do_ wAA9M4  
[ is6M{K3  
  cout << _1 <<   " , " JqTR4[`Z\  
] Dkyw3*LCn%  
.while_( -- _1), ;N?raz2mEi  
cout << var( " \n " )  8 ?4/  
) -Cc2|~n  
); g3*J3I-O  
bAwFC2jO[  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }trQ<*D  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  k:i}xKu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E``\Jre@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0J z|BE3Y  
GOU>j "5}2  
5sZqX.XVF  
template < typename Cond, typename Actor > HceZTe@  
class do_while bNh~=[E  
  { 4?',E ddo  
Cond cd; V2oXg  
Actor act; Xaw&41K  
public : d`sIgll&n  
template < typename T > kE[Hq-J=N  
  struct result_1 AAc*\K  
  { S2PPwCU  
  typedef int result_type;  %G>  
} ; :zK\t5  
LUKt!I0l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L43]0k  
cM Z-  
template < typename T > aS/MlMf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8S#TOeQ  
  { S%IhpTSe6  
  do DP6>fzsl  
    { s$ZKd  
  act(t); shuoEeoo  
  } qBF}-N_  
  while (cd(t)); hOM#j  
  return   0 ; VK[`e[.C  
} ,cFBLj(@  
} ; Xf%wW[~  
zL=PxFw0  
,/Al'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s<'WTgy1i  
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。 W%P$$x5&  
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。 t2hI^J0y  
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。 <d~IdK'\x  
下面就是产生这个functor的类: F x3X  
5c 69M5  
YDjjhe+  
template < typename Actor > Y*-dUJK-`  
class do_while_actor ,tl(\4n  
  { M-zqD8D  
Actor act; P.W@5:sD  
public : Lt2<3DB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3FsX3K,_X  
F-GrQd:O=  
template < typename Cond > %'&_Po\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Gq =i-I  
} ; Noi+mL  
A&UGr971  
Q60'5Wt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 60X))MyN  
最后,是那个do_ ;R*tT%Z,  
4YyVh.x  
I'c rH/z9  
class do_while_invoker H]PEE!C;xC  
  { 4O '%$6KR(  
public : ,jJbQIu#  
template < typename Actor > 2|JtRE+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (dHil#l  
  { 4Ixu%  
  return do_while_actor < Actor > (act); h: Hpz  
} 4=C7V,a  
} do_; !~-@p?kW/  
4%>2 >5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v O@7o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qMmhVUx  
最后来说说怎么处理break和continue wvPS0]  
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。 B j z@X  
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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