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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (jhDO7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zv/owK  
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, **p|g<wvY*  
_UU-  
vt8z=O  
h2~b%|Pv  
  class filler #$k6OlK-r"  
  { <uq#smY  
public : :+u K1N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %*J'!PC9n  
} ; 0P)"_x_  
JR>v  
c*R?eLt/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 3>O=d>  
(.[HE ~ s?  
U&x)Q  
^q{=mf`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !| ObNS  
Sy\ec{$+V]  
o& -c5X4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =XAFW  
HYqDaRn  
lO)-QE+  
[@K#BFA  
二. 战前分析 ]H[%PQ r`Z  
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。 :x*#RnRr.  
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 U42B( ow  
? }t[  
{Ee[rAVGp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lJ y\Ky(*  
  /* --------------------------------------------- */ A\xvzs.d  
vector < int *> vp( 10 ); 8<#S:O4kA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); oY;=$8y<q  
/* --------------------------------------------- */ ?-.Qv1hs6p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bSbUf%LKt  
/* --------------------------------------------- */ a[).'$S}'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^R;Qa#=2  
  /* --------------------------------------------- */ m~$S]Wf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &v}c3wL]  
/* --------------------------------------------- */ q2>dPI;3T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ( q8uB  
qC|$0  
6,J:sm\  
$<c;xDO&t  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0xZX%2E  
1._1, _2是什么? zI$24L9*  
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。 &n 1 \^:  
2._1 = 1是在做什么? $)(K7> P  
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。 ItLP&S=  
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。 LA\)B"{J  
.LQvjK[N  
@ckOLtxE>  
三. 动工 @)hrj2Jw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b!do7%]i  
`y%1K|Y=  
fQ.{s Q$@h  
|~V`Es +j  
template < typename T > '5V#sq;Z  
class assignment m`3Mev  
  { Qx{[#[Da  
T value; (=de#wh2]  
public : 6<%W 8m\  
assignment( const T & v) : value(v) {} e 9p+  
template < typename T2 > t93iU?Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wfE%` 1  
} ; ;8VvpO^G/  
PR{y84$  
3jaY\(`%h  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !X 8<;e}2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,sn/FT^; q  
+[2X@J  
OvFWX%uY  
hp:8e@  
  class holder h~ F`[G/'  
  { "@h 5 SF  
public : ptcG:  
template < typename T > kVG]zt2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NEY b-#v  
  { h3z=tu['  
  return assignment < T > (t); xQKD1#y  
} ?n]e5R(cj  
} ; P#8 ]m(  
IQ9jTkW l  
ku`bwS  
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: }'o[6#_*X  
hhZU E]  
  static holder _1; o{QU?H5h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ku W$  
`/1Zy}cD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uI'g]18Hi  
而不用手动写一个函数对象。 Dq~PxcnI  
HDTdOG)  
g;M\4o  
^Z 9v_qB  
四. 问题分析 =z]8;<=pL  
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。 'yq'J)  
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。 ;4g_~fB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #9Fe,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TLkJZ4}?Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /p&)bL  
@|2}*_3\  
五. 问题1:一致性 (ex^=fv  
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?| GA8cA)]zOD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ul EP;  
k*;2QED  
struct holder [H3~b=  
  { Q I.*6-(  
  // UpA{$@  
  template < typename T > jE&Onzc  
T &   operator ()( const T & r) const -6()$cl}0  
  { E?& x5?  
  return (T & )r; ,Cj8{s&;  
} l5jW`cl1  
} ; v7l4g&  
}PR^Dj.  
这样的话assignment也必须相应改动: (\^)@Y  
Gn ]%'lrg'  
template < typename Left, typename Right > fGv`.T_d  
class assignment F[ Itq  
  { P'nbyF  
Left l; 9t$%Tc#Z  
Right r; =&- hU|ur  
public : Q)l]TgvSe  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^z[-pTY  
template < typename T2 > LX %8a^?;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  xYMNyj~  
} ; 's]+.3">L1  
B) 81mcy  
同时,holder的operator=也需要改动: \I\'c.$I.Y  
@QAyXwp  
template < typename T > wmNc)P4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Wu 71q=  
  { OGy/8B2c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p,?8s%  
} N".-]bB  
V zx%N.  
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。 S*H :/Ip  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bW`@9 =E  
[xXml On!  
return l(rhs) = r; 1m/=MET]  
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。 by {G{M`X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,{C(<1  
GXEOgf#i  
template < typename Tp > /WDz;,X  
class constant_t cZRLYOC  
  { Y[Gw<1F_  
  const Tp t; RRD\V3C84  
public : ^"w.v' sL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;z9(  
template < typename T > NVnKgGlHgd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /D[GXX  
  { 7p?6j)rj  
  return t; Y/t:9Aau  
} y*M,&,$  
} ; p6V`b'*>  
f77uqv(Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  *it(o  
下面就可以修改holder的operator=了 ];P^q`n=.  
Ih}I`wY-  
template < typename T > JH~ve  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uP/WRQ{rW>  
  { ? OBe!NDf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^i{B8]2,  
} %*.;3;m  
^g,[#Rh  
同时也要修改assignment的operator() cU25]V^{\  
r\Wp\LfY&{  
template < typename T2 > j$*]'s&_hZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -Uz xs5Zl  
现在代码看起来就很一致了。 1K'0ajl1A  
q{UP_6O F  
六. 问题2:链式操作 m_H$fioha,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R]%ZqT{PS  
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。 h2 Ifq!(:  
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。 oHmU|  
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。 x8T5aS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  ]{OEU]I@  
XN"V{;OP1  
template < typename T > Z'GO p?  
struct result_1 /UjRuUC]  
  { k@5,6s:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NDB]8C  
} ; yZ,k8TJ",  
`n:IXD5'  
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: A.vcE  
{KL<Hx2M  
template < typename T > &Ko}Pv  
struct   ref 1fL@rR  
  { FTt7o'U  
typedef T & reference; DR9M8E  
} ; M[_~7~4  
template < typename T > =~Jv*c  
struct   ref < T &> zQ {g~x  
  { GI$t8{M  
typedef T & reference; ',0~\V  
} ; vjJ!d#8  
Cc]s94  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #;H,`r  
QB@qzgEJ!,  
template < typename T > f? F i{m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8'*z>1ZS5  
  { BzA(yCu$:  
  return l(t) = r(t); "zw?AC6  
} Ul[>LKFY  
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。 p;j$i6YJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0|{U"\  
]t1)8v2w>  
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 N|Ua|^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W.\HfJ74  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 i#1T68y}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P58U8MEG  
最后的布局是: rK~362|mo  
                Add K 3&MR=#^  
              /   \  b6S86>  
            Divide   5 %kJ:{J+w]  
            /   \ j&fr4t3  
          _1     3 |1 is!leP  
似乎一切都解决了?不。 -baGr;,Cu  
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。 ,-c(D-&  
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。 OP2!lEs  
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: da!N0\.1T  
ru(Xeojv#  
template < typename Right > 6kT l(+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ats"iV  
Right & rt) const v5w I?HE  
  { l4F4o6:]n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =Gd[Qn83.%  
} ]Nt97eD)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ACl:~7;  
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。 \\hZlCV,  
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。 M)EKS  
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。 =Mn! [  
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。 uh#PZ xnP  
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? P>pkLP} Vo  
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: R_vZh|  
) 0AE*S  
template < class Action > 'QT(TF>  
class picker : public Action =JO|m5z8>  
  { =oT@h 9VI  
public : U]hQ#a+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ffj:xZ9rk  
  // all the operator overloaded r=L9x/r  
} ; qR]4m]o  
B[4y(Im  
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。 $'9r=#EH  
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: DGHX:Ft#  
83i%3[L  
template < typename Right > W %R h2l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~8pf.^,fi  
  { QJdSNkc6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]N=C%#ki!  
} .2xypL8(  
tsfOPth$*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |,sUD/rt  
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。 J@Zm8r<  
).oqlA!  
template < typename T >   struct picker_maker XN=<s;U  
  { 5\=9&{WjND  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t s ?b[v  
} ; ,C&h~uRi#f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6^{ hY^Z  
  { lBG* P>;  
typedef picker < T > result; 82J0t}:U  
} ; '12|:t&7  
wmo'Pl  
下面总的结构就有了:  QV .A.DK  
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。 &@+K%qW[e  
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。 gP( -Op  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @/$mZ]|T  
至此链式操作完美实现。 F|P2\SPL  
1v2wP2]|;  
n+Ag |.,|  
七. 问题3 <*(~x esPS  
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。 p+8]H %  
7vj[ AOq3l  
template < typename T1, typename T2 > f6|3| +  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iU%Gvf^?'5  
  { HENCQ_Wra  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )&R;!#;5  
} ^G2vA8%  
3l L:vD5(  
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: M0]l!x#7  
6J|f^W-fs  
template < typename T1, typename T2 > mu{%%b7|^  
struct result_2 X2@o"xU  
  { IB!Wrnj?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2WUBJ-qnuT  
} ; ^ _+ks/  
U1q$B32  
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? +:'Po.{"  
这个差事就留给了holder自己。 oC7#6W:@w  
    s}z,{Y$-t  
X!2|_  
template < int Order > }SN'*w@E  
class holder; oTa! F;I  
template <> @tj0Ir v  
class holder < 1 > +] 5a(/m.~  
  { _r8AO>  
public : \clWrK  
template < typename T > so8-e  
  struct result_1 23OV y^b  
  { aSF&^/j  
  typedef T & result; 6op\g].P  
} ; RDqC$Gu  
template < typename T1, typename T2 > /GeS(xzQ  
  struct result_2 ZDDwh&h  
  { ,@!d%rL:4]  
  typedef T1 & result; S~TJF}[k^6  
} ; P)\f\yb  
template < typename T > 3\WES!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F 5JgR-P  
  { f:UN~z'yr  
  return (T & )r; GecXMAa:2  
} ^Q OvK>W<  
template < typename T1, typename T2 > FN,uD:a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B0KM~cCPQP  
  { g8x8u|  
  return (T1 & )r1; \)#3S $L~  
} &qpA<F@7  
} ; 3+$O#>  
8/F2V?iT  
template <> R|M:6]}   
class holder < 2 > s24H.>Z  
  { 785iY865  
public : r9t{/})A  
template < typename T > *FE<'+%  
  struct result_1 [ho'Pc3A<  
  { XM 7zA^-  
  typedef T & result;  WcJ{}V9  
} ; jF5JpyOc  
template < typename T1, typename T2 > &%bX&;ECzf  
  struct result_2 LPNv4lT[u  
  { |kd^]! _  
  typedef T2 & result; <qy+@t  
} ; .iS]aJJ  
template < typename T > xD#/@E1'Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .iYgRW=T  
  { @t^ 2/H ?O  
  return (T & )r; <|_Ey)1 6  
} JQ1VCG  
template < typename T1, typename T2 > Uy_= #&jg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "D/ fB%h`  
  { <?g{Rn  
  return (T2 & )r2; (j /O=$mJ  
} p4Y 9$(X  
} ; ,-"]IR!,w  
}*t~&l0  
cs5Xd  
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> >。 MDq@:t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +vnaEy  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KqUFf@W  
1_QO>T'  
return l(i, j) = r(i, j); :h3JDQe:.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xVe!  
CP'-CQ\Q  
  return ( int & )i; 7.t$#fzi  
  return ( int & )j; wf4Q}l2,d  
最后执行i = j; c9[5)  
可见,参数被正确的选择了。 o EN_,cUp  
q ^gEA5  
H:_`]X"  
O(d'8`8  
k$>T(smh  
八. 中期总结 !v`=EF.  
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: cjW]Nw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [Wh 43Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;4bu=<%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8dH|s#.4um  
N#:"X;  
gc=e)j@  
6xe |L  
ep!.kA=\  
(`p(c;"*C!  
九. 简化 /$=^0v +  
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。 4Uiqi{}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 meWAm?8RI  
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: ]3C8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V_pBM  
  +-*/&|^等 Vh8uE  
2. 返回引用。 5-*]PAC  
  =,各种复合赋值等 9wC; m:  
3. 返回固定类型。 k y98/6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c>SeOnf  
4. 原样返回。 ;GAYcVB  
  operator, 2$91+N*w9  
5. 返回解引用的类型。 1rEP)66N  
  operator*(单目) Xwi&uyvU&  
6. 返回地址。 TG9)x|!  
  operator&(单目) p1nA7;B-m  
7. 下表访问返回类型。 2&m7pcls  
  operator[] L7-nPH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9?8`" v  
  operator<<和operator>> 3^Zi/r  
d#\n)eGr  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 1|VJND  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =-qsz^^a-  
v`&Z.9!Tz^  
template < typename Left > ob{pQx7  
struct value_return ^XM;D/Gp~  
  { ]`prDw'  
template < typename T > m C Ge*V}  
  struct result_1 0 *\=Q$Yy  
  { @2gMtf?<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K5SO($  
} ; Pa}vmn1$  
hbeC|_+   
template < typename T1, typename T2 > bnGA.b  
  struct result_2 ho1F8TG=  
  { b5Pn|5AVj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q6K)EwN  
} ; U\ued=H  
} ; F 4/Uu"J:  
R=PzR;8  
^ne8~ ;Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7,TWCVap  
~|rkt`8p  
下面我们来剥离functor中的operator() 5WT\0]RUa  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ' T]oV~H  
`?x$J 6p  
return l(t) op r(t) dK: "  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e`r;`a&  
return op l(t) {P&^Erx  
return op l(t1, t2)  o 2  
return l(t) op wY#mL1dF  
return l(t1, t2) op Bv8C_-lV/  
return l(t)[r(t)] VaxO L61xE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] __j8jEV  
nY)Pxahm7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: b U NYTF{  
单目: return f(l(t), r(t)); n^N]iw{G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M-N2>i#  
双目: return f(l(t)); ozLJ#eOE9  
return f(l(t1, t2)); fP58$pwu  
下面就是f的实现,以operator/为例 (, "E9.  
$8k_M   
struct meta_divide keskD  
  { ;L2bC3  
template < typename T1, typename T2 > @'@6vC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) SWpUVZyd  
  { \BXVWE|  
  return t1 / t2; or}*tSKX  
} de9l;zF  
} ; :N*T2mP  
=joXP$n^  
这个工作可以让宏来做: j_@3a)[NY  
v\,%)Z/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K/`RZ!  
template < typename T1, typename T2 > \ z :v, Vu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v Lv@Mo  
以后可以直接用 Cg pT(E\E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) sG2 3[t8  
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 E]U0CwFtr  
(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。。。) `Xdxg\|  
C+XZDY(=Z  
fhKiG%i'l  
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 \_nmfTr!K  
b6&NzUt34V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !" %sp6Wc  
class unary_op : public Rettype mthl?,I|  
  { o '/C$E4W  
    Left l; ;bZ*6-\!-  
public : 1Uk~m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} JyC&L6[]Z  
?3TV:fx"X  
template < typename T > ?VQLY=?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?i2Wst  
      { wg<|@z5  
      return FuncType::execute(l(t)); m,C,<I|'d  
    } E5G"QnxR>N  
vUe *  
    template < typename T1, typename T2 > ApYud?0b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x ;,xd  
      { e=sJMzm~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p''"E$B/(  
    }  F'FZ?*a  
} ; 3DC%I79  
wI@I(r~ g  
]^jdO##M  
同样还可以申明一个binary_op u# WTh%/  
917 0bmr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S?\hbM]V-o  
class binary_op : public Rettype Y{vwOs  
  { QM_X2Ho  
    Left l; r/hyW6e_  
Right r; cO+Xzd;838  
public : V< ApHb  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fGf-fh;s  
ikN!ut  
template < typename T > 8<g#$(a_E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $?J+dB  
      { igB rmaY'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o 7W Kh=  
    } 4:&qT Y)H  
in #]3QGV  
    template < typename T1, typename T2 > m+2`"1IE[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4bev* [k  
      { $KWYe{#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); kgapTv>q  
    } z<%g #bo  
} ; w&yGYHg  
Ocwp]Mut&  
x2;i< |  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .um&6Q=2<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^qGA!_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X";Z Up  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 E<Dh_K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6QLQ1k`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 BCUt`;q ]B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n<<=sj$\!  
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) )w2K&Zr0  
下面是修改过的unary_op J4v0O="  
gZlw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \D U^idp#  
class unary_op xDGS`U  
  { 0GX10*t.  
Left l; Va@6=U7c  
  Ft;u\KT  
public : .blft,'  
/8>0; bX+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =vr Y{5!>  
a,'Ncg  
template < typename T > {(z(NgXG/  
  struct result_1 UM( l%  
  { jc&/}o$K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w^])(  
} ; G_M:0YI@  
QGr\I/Y  
template < typename T1, typename T2 > Q:kVCm/;  
  struct result_2 i&pJg1  
  { 6b ]1d04hT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZEj!jWP2m  
} ; /MKNv'5&!%  
#PslrA. E  
template < typename T1, typename T2 > ]A]Ft!`6z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n^AP"1l8?0  
  { 7"F|6JP"$c  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @q+cm JKv  
} j&dx[4|m:h  
vS$oT]-hKE  
template < typename T > &{zwM |Q@?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &I RA=nJ  
  { ZUXse1,  
  return OpClass::execute(lt(t)); s~LZOPN  
} Z .bit_(  
>v1 y0zx  
} ; }KA-t}8  
T)(e!Xz  
@P_C%}(<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Any Zi'  
好啦,现在才真正完美了。 ]l=O%Ev  
现在在picker里面就可以这么添加了: eu}Fd@GO  
B;GxfYj  
template < typename Right > L1 9 MP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const mQJ4;BJw  
  { 2y+70(E1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _{e&@ d  
} qRPc %"  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 /&]-I$G@  
Gefnk!;;  
{_zV5 V  
[`.3f'")j  
S<eZd./p6  
十. bind @PQrmn6w  
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。 5S%C~iB  
先来分析一下一段例子 D3S+LV  
-9OMn}w/*  
(Qk&g"I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [,O`MU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ! Ea&]G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 cBifZv*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。 ^]$$)(jw  
我们来写个简单的。 j:3EpD@GS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: d"H<e}D  
对于函数对象类的版本: _W0OM[  
D =r-  
template < typename Func > H>?:U]  
struct functor_trait J>=1dCK  
  { k42b:W5%  
typedef typename Func::result_type result_type; Es'-wr\Hm  
} ; :be:-b%K  
对于无参数函数的版本: (R_CUH  
?R;nL{  
template < typename Ret > 3sZ,|,ueD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uAu( +zV2  
  { g/IH|Z=A  
typedef Ret result_type; w]};0v&\~s  
} ; I*D<J$ 9N  
对于单参数函数的版本: v%lv8Lar'  
$sEB'>:  
template < typename Ret, typename V1 > ?"{QK:`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > PZys  u  
  { gyi)T?uS)  
typedef Ret result_type; @Q;i.u{V  
} ; Gn]d;5P=  
对于双参数函数的版本: QXdaMc+Ck  
"r8EC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +XEjXH5K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9>N\sOh  
  { nVxq72o@  
typedef Ret result_type; Rl_.;?v"!  
} ; 8 +"10q-  
等等。。。 /61by$E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LGIalf*7  
 ispkj'  
template < typename Func > 7}Bj|]b)~  
struct func_return XwcMt r*  
  { 3brb*gI_b  
template < typename T >  bH*@,EE  
  struct result_1 i90}Xyt  
  { um;:fT+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }6).|^]\'  
} ; qAqoZMpI|;  
7))\'\  
template < typename T1, typename T2 > 'WK;$XQ  
  struct result_2 0Cl,8P  
  { <B!'3C(P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ##H;Yb  
} ; Y}ng_c  
} ; e RA7i  
2\VAmPG.Zs  
Yx5J$!Ld  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4E2yH6l  
ejVdxVr\7  
template < typename Func, typename aPicker > 5MxH)~VQoM  
class binder_1 CWs: l3_yn  
  { || [89G  
Func fn; }'%^jt[3  
aPicker pk; 6/| 0+G^  
public : 6O9iEc,HM  
z!$gVWG  
template < typename T > gmY/STN   
  struct result_1 Y]N~vD  
  { }|Uj"e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t05_Px!mW  
} ; RdgVB G#Z1  
X8Xn\E  
template < typename T1, typename T2 > V JDoH  
  struct result_2 v dU%R\  
  { ,9mgYp2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e 8,{|a  
} ; }!8nO;  
d<x1*a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4U?<vby  
U/Wrh($ #4  
template < typename T > -/>9c-F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 87i"   
  { 9JPEj-3`g  
  return fn(pk(t)); ocF>LR%P  
} _.{zpF=j  
template < typename T1, typename T2 > `FZF2.N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const daslaa_A  
  { ca(U!T68  
  return fn(pk(t1, t2));  `?|Rc  
} l-}KmZ]  
} ; +Q)ULnie e  
x? N.WABr;  
C/G]v*MBQ  
一目了然不是么? aG(hs J)  
最后实现bind w9f _b3  
hGI+:Js6  
Q".g.k  
template < typename Func, typename aPicker > =q+R   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1a$IrQE  
  { := <0=JE#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }_}KVI  
} t0Zk-/s  
abi[jxCG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 KlN/\N\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 XE1$K_m  
vT c7an6fy  
十一. phoenix q$gz_nVq,b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E ] B7  
D`pQ7  
for_each(v.begin(), v.end(), 5qbq,#Pf  
( jvHFFSK  
do_ uvnI>gv  
[ r|GY]9  
  cout << _1 <<   " , " W;zpt|kAH  
] XA<ozq'  
.while_( -- _1), XJgh>^R^  
cout << var( " \n " ) h?Nek+1'  
) *%!M4&  
);  l{$[}<  
GqLq  gns  
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: {6*#3m Kk  
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 +ZA)/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Nu^p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 83 I-X95  
$DebXxJw0l  
$6h*l T<  
template < typename Cond, typename Actor > '\"G{jU@  
class do_while O9s?h3  
  { icgJ;Q 5  
Cond cd;  D!F 2l_  
Actor act; d'"r("w#  
public : E{y1S\7K  
template < typename T > <*(^{a. O  
  struct result_1 :,S98z#  
  { z.oU4c  
  typedef int result_type; .[:VSM7T  
} ; 8{0k0 &x  
:Q_3hK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dNiH|-$an  
|3shc,7  
template < typename T > F~HRME; Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5o)Y$>T0  
  { 8Pmdk1 ~  
  do 0;<)\Wt=i9  
    { 4)kG-[#  
  act(t); .Z\Q4x#!Z  
  } YoKs:e2/:  
  while (cd(t)); $q_R?Eay  
  return   0 ; %m&@o~+  
} &~~wX,6+  
} ; &nj&:?w  
"m$3)7 $  
" 6CMA 0R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). KxzYfH  
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  
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。 =*Z5!W'd  
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。 4!.(|h@  
下面就是产生这个functor的类: ,q#0hy%5/  
2`?!+")  
0w=R_C)s  
template < typename Actor > W!T"m)S  
class do_while_actor Jr;jRe`4c  
  { ,7_4 z]jK  
Actor act; h-#1U3d  
public : LP];x3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "V& I^YSc>  
|[$~\MU  
template < typename Cond > x/ *-P b-_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +4))/` DA  
} ; o0bM=njok  
r;&>iX4B  
U_B(( Z(g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Yg9joNBh  
最后,是那个do_ @FO) 0  
wkUlrL/~  
LR(-<"  
class do_while_invoker 4_/?:$KO  
  { #V,R >0"  
public : K/=|8+IDL  
template < typename Actor > "Gb1K9A im  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r^Zg-|gr  
  { Ztr Cv?  
  return do_while_actor < Actor > (act); a^U~0i@[S  
} ~;]W T  
} do_; nkfZiyx  
l{j~Q^U})  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V)(R]BK{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AlXNg!j;5K  
最后来说说怎么处理break和continue J aTp} #  
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。 457\&  
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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