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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /QCyA%y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Qp]-4%^Vz  
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, 0] $5jW6]  
/N82h`\n  
0I@Cx {$  
ac??lHtH9  
  class filler `SSUQ#@  
  { rCdf*;  
public : bv8GJ #  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T hLR<\  
} ; !`F^LXGA  
@s/0 .7  
hz_F^gF  
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: v"a.%" oN8  
O:3DIT1#>  
i(@<KH  
bZsg7[: C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z@n779i  
!u=,bfyH  
N`%f+eT(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =c(3EI'w  
Kp_^ 2V?  
fnm:Wa|,%|  
IB+)2`  
二. 战前分析 C2 ] x  
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。 >E3 lY/[  
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 <<[hZ$.  
'U'#_mYG  
wam- =3W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 86,$ I+  
  /* --------------------------------------------- */ uuMHD{}?}  
vector < int *> vp( 10 ); S0<m><|kl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Vz,2_QJ  
/* --------------------------------------------- */ hu+% X.F4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lm;G8IP`  
/* --------------------------------------------- */ ~ U,a?LR/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  kwd)5J  
  /* --------------------------------------------- */ h*GU7<F:a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z'I0e9Jw  
/* --------------------------------------------- */ 8fwM)DKS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9&`ejeD  
2i3& 3oz]O  
pD>^Dfd  
Ma`Goi\vFk  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?hQ,'M2  
1._1, _2是什么? rX<gcntv  
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。 (\6R"2  
2._1 = 1是在做什么? dnP3{!"b  
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。 on q~wEr  
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。 cOr@dUSL  
SAEV "  
32sb$|eQq  
三. 动工 KVrK:W--p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4{r_EV[(  
q;V1fogqI)  
$iblLZhj  
%aszZP  
template < typename T > :9E_L2M  
class assignment 5vso%}c  
  { FiQx5}MMhu  
T value; 5E+k}S]M$  
public : )*Qa 9+ :  
assignment( const T & v) : value(v) {} d^w*!<8  
template < typename T2 > : a4FO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F& 'HZX  
} ; CXs i  
h8yv:}XU*  
.ZxH#l _  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6GD Uo}.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S0ct;CS  
Y{8L ~U:  
^8V cm*  
U&|$B|[  
  class holder CKTD27})  
  { jnoFNIW   
public : q$Ol"K@  
template < typename T > (pjmE7 `"P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const afZPju"-  
  { IrRn@15,  
  return assignment < T > (t); adJoT-8P6  
} 2rw<]Ce  
} ; Wsr #YNhx|  
"Jp6EL%  
2Z-BZuK6p  
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: 3o'SY@'W  
CDcs~PR@B  
  static holder _1; h,@x5q>g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Wb4%=2Qn  
\4SFD 3$&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uK?T <3]'  
而不用手动写一个函数对象。 $Q:5KNF+p  
7<=7RPWmD  
i#jCf3%+ h  
^saJfr x  
四. 问题分析  5m+:GiI  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 / N@0qQ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 pg~`NN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 } V4"-;P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V,uhBMT#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A&5$eGe9  
Oh:SH|=]#  
五. 问题1:一致性 F|V co]"S1  
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?| OD"eB?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tE{7S/?h  
l!ye\  
struct holder ZUyM:$  
  { zYOPE 6E  
  // n20H{TA  
  template < typename T > IBVP4&}x$  
T &   operator ()( const T & r) const -}UC daQ3  
  { 0zpP$q$  
  return (T & )r; ,Z%!38gGsu  
} [,5clR=F  
} ; -X4`,0y%{O  
GX_Lxc_<f  
这样的话assignment也必须相应改动: {\t:{.F A  
q9Y0Lk  
template < typename Left, typename Right > U hCd,  
class assignment E"Xi  
  { xiRTp:>  
Left l; =]E1T8|  
Right r; 4PUM.%  
public : AmSJ!mTd8o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'q*1HNwGp  
template < typename T2 > 7k3":2 :  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B0Z~L){i  
} ; V!KtF  
yB. 6U56  
同时,holder的operator=也需要改动: McnP>n  
m$J'nA  
template < typename T > nbpN+a%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qrX6FI  
  { o7 !@WOeZ3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '~ ]b;nA  
} GZ'hj_2%<  
<6apv(2a  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 g6W.Gl"5\w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l:@.D|(o3  
"<O?KO 3K  
return l(rhs) = r; ~[9 ]M)=O0  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 k5xirB_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n? s4"N6  
{8jG6  
template < typename Tp > Q|G[9HBI  
class constant_t '`o+#\,b^%  
  { m@c2'*&Y  
  const Tp t; w-nkf M~  
public : ^ O`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9DtSYd/  
template < typename T > E$G "R =  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ar'5kPzY>  
  { .Yu,&HR  
  return t; jEO;  
} -`?V8OwY]  
} ; d'-^ VxO0  
Dkdm~~Rr  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \aW5V:?  
下面就可以修改holder的operator=了 Hh@mIusj  
Y66 vJ<lM  
template < typename T > o!H"~5Trv!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E>V8|Hz;  
  { 5!cplx=<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2dI:],7  
} L,kF]  
sU}e78mh  
同时也要修改assignment的operator() \R#XSW,  
q5RLIstQ\  
template < typename T2 > etDB|(,z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (8ymQ!aY  
现在代码看起来就很一致了。 |n &6z  
H+0 *  
六. 问题2:链式操作 Aqm0|GlJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /n_HUY  
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。 Y.C*|p#  
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。 LQQhn{[D  
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。 ):[[Ch_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $Y4 Ao-@  
TMRXl.1  
template < typename T > G![1+2p:Tq  
struct result_1 \m.{^Xd~  
  { !9N%=6\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L'6zs:i  
} ; ^Ta"Uk'  
1IsR}uLh  
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: FQ4rA 4  
0+H"$2/  
template < typename T > {l1;&y?  
struct   ref hmi15VW  
  { [j/-(?+  
typedef T & reference; (nzzX?`nY  
} ; D6m>>&E['  
template < typename T > Gce_gZH7{  
struct   ref < T &> G dooy~cn  
  { < <xJ-N  
typedef T & reference; /;>EyWW  
} ; {oZ]1Qf_  
PQs9@]w[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2KX *x_-   
}$UFc1He\J  
template < typename T > I'j? T.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const }l2JXf55  
  { 9!OpW:bR|  
  return l(t) = r(t); KG?]MVXA  
} T<?;:MO88  
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。 U9q*zP_jV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xSf3Ir(,  
.KD07  
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 YJ0[ BcZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [+1 i$d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5Tu.2.)N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0'<S7?~|  
最后的布局是: $pKS['J0  
                Add BZBsE :(F  
              /   \ WV% KoM,%  
            Divide   5 g?`J,*y  
            /   \ I F@M  
          _1     3 Nf~<xK  
似乎一切都解决了?不。 -Z@ p   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 O| 2Q- @D  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +1y#=iM{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: v 7R&9kU{  
^Ve^}|qPc  
template < typename Right > (1o^Dn3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p)ONw"sb  
Right & rt) const ~DD/\V  
  { ,yF)7fN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~:@H6Ke[  
} 4j*}|@x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WAEKvM4*i0  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 qRFN@ID$  
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。 ev3x*}d0  
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。 wfdFGoy(  
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。 s6$3[9Vh&9  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Y:a(y*y<  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^#4s/mdVO  
x0d+cSw  
template < class Action > 'tbb"MEi4  
class picker : public Action 76m[o  
  { YJy*OS_&  
public : HT&0i,`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zxh"@j$?  
  // all the operator overloaded = `^jz}  
} ; jmFN*VIL  
,jn?s^X6Dj  
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。 L`#+ZLo  
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: kpdFb7>|  
^ WNJQg'  
template < typename Right > A=$oYBB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W)#`4a^xj7  
  { 5c"kLq6r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E;qwoTmul  
} 1bBK1Uw  
JvDsr0]\#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WdT|xf.Q&  
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。 _(hwU>.  
vf2K2\fn  
template < typename T >   struct picker_maker |(S W  
  { 7'|PHQ?S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; j#&  
} ; >=V+X"\Z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZwMw g t  
  { <-F"&LI{<  
typedef picker < T > result; pV7Gh`<y  
} ; wGvgMZ]?'  
AVp [gr  
下面总的结构就有了: wLtTC4D  
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。 D}T, z  
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。 "" U_|JH-  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {9Y'v  
至此链式操作完美实现。 `9ox?|iJ  
$<v_Vm?6d  
#*!$!c{  
七. 问题3 OL rD4 e  
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。 9zJ`;1  
%\l,X{X  
template < typename T1, typename T2 > L3AwL)I   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zqh{=&Tjx  
  { Db=gS=Qm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gnXjd}  
} +a/o)C{  
W(aRO  
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 ~5(K"  
7mM;Q  
template < typename T1, typename T2 > { rT`*P~  
struct result_2 u3vmC:bV  
  { q3F5\6aN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^mi4q[PM  
} ; A-5 +#  
+&OqJAu  
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? Q(UGwd1  
这个差事就留给了holder自己。 S F>D:$a  
    .jp]S4~  
\#aVu^`eX  
template < int Order > 9$&e~^&B  
class holder; ~t={ \,X\  
template <> NJ>p8P`_k  
class holder < 1 > oui!fTy  
  { L2'd sOn  
public : :2E1aVo4b  
template < typename T > j&A3s{S4A  
  struct result_1 opMUt,4  
  { KIo}Gd&  
  typedef T & result; ZRB 0OH  
} ; Yys~p2  
template < typename T1, typename T2 > t\i1VXtO  
  struct result_2 m]\zt  
  { SbZt\a 8  
  typedef T1 & result; u4@e=vW I  
} ; 6>:~?gs  
template < typename T > |L;psK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A+I&.\QAR  
  { +5[oY,^cO  
  return (T & )r; VA'X!(Cv  
} }4SSo)Uv/  
template < typename T1, typename T2 > Y/H^*1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xXZKj  
  { b`W*vduf  
  return (T1 & )r1; |*KS<iHr%  
} "<x~{BN?  
} ; lGUV(D  
oDP((I2-  
template <> NRisr  
class holder < 2 > AwU c{h l<  
  { \oX8/-0f  
public : R:<@+z^A[  
template < typename T > _-]!;0E IV  
  struct result_1 *W12Rb2  
  { #}dVaXY)  
  typedef T & result; 61W/BU7O  
} ; hG7S]\N_  
template < typename T1, typename T2 > hF"g 91P  
  struct result_2 P0e""9JOo  
  { !y-2#  
  typedef T2 & result; 4;RCPC  
} ; m SzpRa  
template < typename T > k%}89glm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 45sxF?GSwL  
  {  }m%?&c  
  return (T & )r; `QdQ?9x{F  
} *xg`Kwl5Kl  
template < typename T1, typename T2 > 9xn23*Fo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ceZ8} Sh  
  { K3:|Tc(  
  return (T2 & )r2; T_?nd T2  
} QZ3(u<f  
} ; HDVl5X`j'  
fu<2t$Cn>  
`E5"Pmg  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 P5>5ps"iU  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `%M-7n9Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W Gw!Y1wq  
2l@"p!ar=  
return l(i, j) = r(i, j); =HY1l}\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @f{_=~+  
8ts+'65|F  
  return ( int & )i; vA"niO  
  return ( int & )j; \c~{o+UD-  
最后执行i = j; knOn UU  
可见,参数被正确的选择了。 rN1U.FRe/  
030U7VT1  
~ sIGI?5f  
[z%?MIT  
zk 5=Opmvh  
八. 中期总结 "6N~2q,SW  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,.jHV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7grt4k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Bw<zc=%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x}&a{;  
]hE +$sKd  
.S!>9X,  
5m^Hi} S _  
4b2mtLn_  
Mf:M3H%YV+  
九. 简化 pAil]f6  
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。 sQ}%7BMK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <s/<b*T ^  
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: d)0LVa(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (+UmUx=  
  +-*/&|^等 LR3`=Z9  
2. 返回引用。 ~#"7,rQp  
  =,各种复合赋值等 )ojx_3j8  
3. 返回固定类型。 N xb\[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E-sSRt  
4. 原样返回。 :,NFFN  
  operator, e" Eqi-  
5. 返回解引用的类型。 qsihQ d  
  operator*(单目) /&$"}Z6z  
6. 返回地址。 TTZ['HP oI  
  operator&(单目) 1a&/Zlr  
7. 下表访问返回类型。 5'X74`  
  operator[] K)/!&{7n}a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %e Sm&`  
  operator<<和operator>> y98JiNq  
cXS;z.M\_  
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。 0AK?{y U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  O[IR|  
q*[!>\ Z8  
template < typename Left > RQ^m6)BTo  
struct value_return CYtjY~  
  { -".kH<SWv  
template < typename T > d $fvg8^  
  struct result_1 v Zb|!#I  
  { -c+>j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >-5td=:Z  
} ; .!yWF?T8  
1mHwYT+  
template < typename T1, typename T2 >  ofMu3$Q  
  struct result_2 ZD5I5  
  { uw Kh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; VY/|WD~"CW  
} ; j-J(C[[9  
} ; 48tcgFg[  
,< @,gZru  
]<27Sw&yaG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait M=5d95*-}  
]?0{(\  
下面我们来剥离functor中的operator() Nfv="t9e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K,f* SXM  
\G$QNUU  
return l(t) op r(t) @[MO,J&h  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k SB  
return op l(t) + a-wv  
return op l(t1, t2) #K=b%;>  
return l(t) op N;-/wip  
return l(t1, t2) op xwPI  
return l(t)[r(t)] {y,nFxLq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `"a? a5]k  
)v%l0_z{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: m`hGDp3  
单目: return f(l(t), r(t)); f).*NX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j4;Du>obQ  
双目: return f(l(t)); Ci~f#{  
return f(l(t1, t2)); EjWgaV  
下面就是f的实现,以operator/为例 7\IL  
i[$-_  
struct meta_divide Hm>-LOCcl  
  { 8y$5oD6g9  
template < typename T1, typename T2 > \V]t!mZ-}l  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8 AFMn[{  
  { i<%m Iq1L  
  return t1 / t2; di7A/ B  
} 60"5?=D  
} ; jm+ V$YBP  
A9 U5,mOz  
这个工作可以让宏来做: k+FMZ, D|  
L e*`r2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0|g[o:;fl_  
template < typename T1, typename T2 > \ NX?}{'f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5XDgs|8  
以后可以直接用 ?TDvCL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?RHn @$g8M  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 'X9AG6K1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) lM>.@:  
:-z&Y492  
rwy+~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 H4t)+(:D'  
Zr=ib  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7 0_}S*T  
class unary_op : public Rettype Y?<)Dg.[  
  { Gb;99mE  
    Left l; z&O#v9.NE|  
public : elu=9d];@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )1WMlG  
".gNeY6)x  
template < typename T > 4Rx~s7l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Lb{r4^  
      { Uo~T'mA"  
      return FuncType::execute(l(t)); >?z:2@Q)B  
    } G~"z_ (  
u$C\E<G^  
    template < typename T1, typename T2 > :$NsR*Cq*9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GQb i$kl  
      { eH %Ja[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GWhE8EDT  
    } GMl"{ Oxo&  
} ; (~JwLe@a  
A_Rrcsl4  
tAERbiH  
同样还可以申明一个binary_op k@yh+v5  
,]ga[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 30s; }  
class binary_op : public Rettype D93gH1z  
  { =J](.78  
    Left l; * r;xw  
Right r; Vz{>cSz#  
public : O5zE {#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H(b)aw^(%  
{?Od{d9  
template < typename T > b]T@gJ4H=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YScvyh?E  
      { >p0KFU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t8P PE  
    } _g~2R#2Q  
kO1}?dWpa  
    template < typename T1, typename T2 > Us]=Y}(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M diw Ri  
      { c;9.KCpwx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4ZwKpQ6  
    } \w%@?Qik  
} ; "N 3)Qr  
96c?3ya  
{L].T#  
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 E;9>ePd@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &n:{x}Uc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lNz]H iD  
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。 6Z?Su(s(5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RbEKP(uw  
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。。。 \9/RAY_G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a7#?h%wf  
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) eklgLU-+fW  
下面是修改过的unary_op ]n;1x1'  
vQ1 v# Z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QTH7grB2v  
class unary_op |0g{"}%  
  { 2}vNSQvG  
Left l; d$G}iJ8$mp  
  1y(UgEg   
public : 8PBvV[  
Z+4D.bA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T7[NcZ:I  
WF[bO7:  
template < typename T > F'FP0t!S  
  struct result_1 O6X"RsI}  
  { C h19h8M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1& ^?U{  
} ; '#.#$8l  
"g0(I8  
template < typename T1, typename T2 > 0 ipN8Pg+  
  struct result_2 Hr^3`@}#1  
  { g9~]s 9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r|eZv<6  
} ; @kxel`,$e  
IeP WOpj3  
template < typename T1, typename T2 > TB!(('  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T^:fn-S}=  
  { 4CrLkr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); p*20-!{A  
} !q' 4D!I  
V 1/p_)A  
template < typename T > M'L;N!1A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ++jAz<46  
  { 4<gb36)|4  
  return OpClass::execute(lt(t)); Mxl]"?z  
} =r 9r~SR#  
KC#/Z2A|<  
} ; c{Ou^.yR  
xfFg,9w8  
ba@ctkCW  
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 k~.&j"K  
好啦,现在才真正完美了。 [{ ~TcT  
现在在picker里面就可以这么添加了: NxA)@9Q  
Hy_;nN+e  
template < typename Right > 4vWkT8HQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =d)-Fd2li  
  { e<cM[6H'D  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !.TLW  
} :O= \<t  
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。 gckI.[!b  
IzLQhDJ1  
X3%Ic`Lq#  
Ul+Mo&y-  
6"f}O<M 5H  
十. bind OI}cs2m  
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。 .(CP. d  
先来分析一下一段例子 8}s.Fg@tE  
Qf$|_&|  
x@Hd^xH`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .2) =vf'd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 04U")-\O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N<(.%<!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 tjT>VwqH  
我们来写个简单的。 /Q{P3:k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;j8 )KC  
对于函数对象类的版本: 3?n>yS  
w= P 9FxB  
template < typename Func > L+}n@B  
struct functor_trait Iw<i@=V  
  { tptN6Isuh  
typedef typename Func::result_type result_type; OTDg5:>  
} ; H1n1-!%d  
对于无参数函数的版本: W ~f(::  
JM- t<.  
template < typename Ret > \>QF(J [8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c%m3}mrb  
  { U.!lTLjfLz  
typedef Ret result_type; re?s.djT  
} ; ~{,X3-S_H  
对于单参数函数的版本: 6/V3.UP-  
y: m_tv0~0  
template < typename Ret, typename V1 > &0zT I?c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mZz="ZLa:  
  { 4(Iplo*Ys@  
typedef Ret result_type; G  uQ=gN  
} ; UFAL1c<V  
对于双参数函数的版本: Xce0~\_ A  
*jIqAhs0{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > mE%$HZ}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _j?e~w&0b  
  { _WXtB#  
typedef Ret result_type; l>*"mh  
} ; y\dEk:\)  
等等。。。 UhA"nt0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @c9^q> Uv  
R218(8S  
template < typename Func > B/~%h|  
struct func_return &`0/CV  
  { \.YS%"Vz  
template < typename T > )WT>@  
  struct result_1 %1}K""/  
  { '52~$z#m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w }Uhd ,  
} ; o*U]v   
s*U1  
template < typename T1, typename T2 > $un?0S  
  struct result_2 `Qr%+OD  
  { 9$`lIy@B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _4^R9Bt  
} ; >SPh2[f  
} ; oF(Lji?m  
;qHOOT  
`W/sP\3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #Zrlp.M4  
=] *.ZH#h  
template < typename Func, typename aPicker > mU}F!J#6  
class binder_1 4jD2FFG- G  
  { F1L:,.e`  
Func fn; rV08ad  
aPicker pk; C4TE-OM8  
public : s(X;Eha  
P(F+f `T  
template < typename T > |$5[(6T|  
  struct result_1 #9K-7je;j  
  { ME'|saP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _6 ay-u  
} ; RV@*c4KvO+  
Aq3}Ng  
template < typename T1, typename T2 > 5^^XQ?"  
  struct result_2 8\:NMP8W\  
  { p<M\U"5Ye  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (}}S9 K  
} ; W`c'=c  
M Y|w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yX~v-N!X  
s%<eD  
template < typename T > xyI}y(CN1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B^g ?=|{  
  { h@a+NE8  
  return fn(pk(t)); c y8;@[#9  
} lRXK\xIP ,  
template < typename T1, typename T2 > B(M6@1m_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0jEL<TgC  
  { n=[/Z!  
  return fn(pk(t1, t2)); Yk=PS[f  
} "I(xgx*  
} ; i':C)7  
cTG|fdgMW  
IIbYfPiO  
一目了然不是么? h<$MyN4]g  
最后实现bind i[ mEi|  
}sxYxn~  
thhwN A  
template < typename Func, typename aPicker > Dc,I7F|%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~ 0M'7q'  
  { P-9<YN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %$b:X5$Z  
} z*-2.}&U<  
A{A\RSZ0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?!+MM&c-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。 [UH||qW  
0\eIQp  
十一. phoenix wp&=$Aa)'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I1X-s  
EKO[!,  
for_each(v.begin(), v.end(), AB4(+S*LA  
( UeRj< \"Q  
do_ D|{jR~J)xK  
[ HPZ}*m'  
  cout << _1 <<   " , " Ftr5k^!  
] ')$+G152  
.while_( -- _1), 4q k9NK2 U  
cout << var( " \n " ) ml+; Rmvb  
) % yw?s0  
);  a24"yT  
o7$'cn  
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: \ZkA>oO".  
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 I"ok&^t^}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f.9SB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p9x(D/YP0  
5rU[ T ir  
OOo3G~2r  
template < typename Cond, typename Actor > k=jk`c{<[  
class do_while r8xv#r1  
  { Y/*mUS[oa  
Cond cd; $ 69oV:  
Actor act; =o$sxb E(  
public : y]f"@9G#  
template < typename T > 2I,^YWR  
  struct result_1 Kkm>e{0)AY  
  { ++^l]8  
  typedef int result_type; B&n<M]7  
} ; ]jo1{IcI  
0E3[N:s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0"pAN[=K@  
!]=d-RGNe  
template < typename T > N$U$5;r~`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const md"!33 @  
  { c"B{/;A  
  do G6$kv2(k`@  
    { ;5659!;  
  act(t); .N ,3 od@  
  } gMzcTmbc8  
  while (cd(t)); zdYy^8V|z  
  return   0 ; =\H!GT  
} d^{RQ   
} ; |Uc_G13Y{D  
xe^Gs]fm  
e4>_v('  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .K1FKC$C  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 8@MV%MVy$  
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。 vH :LQ!2  
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。 %H]ptH5  
下面就是产生这个functor的类: m}7iTDJR9  
hhCrUn"  
EK6:~  
template < typename Actor > Bu#VMk chJ  
class do_while_actor wAf\|{Vn  
  { qVH1}9_  
Actor act; .\)U@L~  
public : &m-PC(W+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E87Ww,z8  
w9< R#y[A  
template < typename Cond > &L'Dqew,*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {xXsBh Y  
} ; >n'o*gZM  
1H6<[iHW  
"@iK' c^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :bwjJ}F  
最后,是那个do_ y1dDO2mA  
0jy2H2  
9\_eK,*B  
class do_while_invoker t*Sa@$p  
  { I ?gSG*m  
public : (nf~x  
template < typename Actor > Z2qW\E^_r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /5(Yy}  
  { Azl&mu  
  return do_while_actor < Actor > (act); n"G&ENN"$  
} }`% *W`9b  
} do_; J&W)(Cf  
3@dL /x4A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v0z5j6)-1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vHry&#Pl+  
最后来说说怎么处理break和continue }$SavB#SBP  
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。 k_ & :24Lj  
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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