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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8q*MhH>6I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o%_MTCANy  
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, C,T9xm  
`\LhEnIwu  
'wB6-  
^{\gD23  
  class filler JbN@AX:%  
  { 6) {jHnk)  
public : | d}f\a`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z'sAu#C  
} ; t}r`~AEa!  
(`h$+p^-y  
#Ezq}F8Y  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: wBlfQ w-N  
{.c(Sw}Eo  
M, qX  
#>~<rcE(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e45gjjts  
H}G=%j0  
py#`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z~tCag8I(k  
wcGI2aflD  
ie4keVlXc  
]iu}5]?)  
二. 战前分析 ~P&Brn"=Rs  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 EX^}#|e*h  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  !]]QbB  
|X&.+RI  
Kjbt1n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wr3j8"f/  
  /* --------------------------------------------- */ p<>x qU  
vector < int *> vp( 10 ); u 6&<Bv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 52+;j[ ]/O  
/* --------------------------------------------- */ m\a_0!K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #T\Yi|Qs#  
/* --------------------------------------------- */ kO3{2$S6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @oC# k<  
  /* --------------------------------------------- */ Ki#({~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jG($:>3a@  
/* --------------------------------------------- */ 3V")~ m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f tBbO8e  
}1]E=!?)&  
v(ABZNIn  
Hx;ij?  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;8WgbR)ZLU  
1._1, _2是什么? u`E24~  
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。 R Wa4O#  
2._1 = 1是在做什么? k2>gnk0  
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。 BR8W8nRb  
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。 C;m7 ~R  
dc#Db~v}k  
=n $@  
三. 动工 |Ad1/>8i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]8,:E ]`O  
Izrf42 >k  
cY/!z  
Vp3 9`m-W  
template < typename T > )h(Dt(2Wm  
class assignment &cj/8A5-  
  { ^B9rt\,q  
T value; J &,N1B  
public : At5:X*vD  
assignment( const T & v) : value(v) {} d~L`*"/)[  
template < typename T2 > SB5DL_q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .0x+b-x  
} ; ?3 :OPP`s  
r,p6J7/lfS  
qX'w}nJ}H}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gv=mz,z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X1*6qd+E  
b XcDsP$.  
x?Wt\<|h!  
jRz2l`~7#  
  class holder mT N6-V  
  { XQEGMaZ  
public : 4}{S8fGk%  
template < typename T > 'BT}'qN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]a% *$TF  
  { ?p{xt$<p  
  return assignment < T > (t); oOk.Fq  
} a,Gd\.D  
} ; o l 67x  
eqbxf#H!  
#8;|_RU  
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: 9kPwUAw  
myH:bc>6  
  static holder _1; ]d"4G7mu`l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 OwIW;8Z  
@+",f]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U*8;ZXi  
而不用手动写一个函数对象。 ]Jj\**  
]UnZc  
b5YjhRimS  
L1u  
四. 问题分析 ?uUK9*N  
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。 fys@%PZq  
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。 = PldXw0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p$}iBk0B(z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iV#JJ-OBq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E0=-6j  
Df;FOTTi%  
五. 问题1:一致性 Tgp}k%R~  
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?| >HnD'y*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [!{*)4$6  
daBu<0\  
struct holder );$Uf!v4  
  { >]"5K<-1  
  // P ]2M  
  template < typename T > zW%-Z6%D  
T &   operator ()( const T & r) const ?PWD[mQE\  
  { +S M $#  
  return (T & )r; >q <,FY!A  
} xkl'Y*  
} ; 1rC8] M.N  
oUZwZ_yKW  
这样的话assignment也必须相应改动: 5(>m=ef"  
pRXA!QfO  
template < typename Left, typename Right >  DVD}  
class assignment @{.rDz  
  { !.L%kw7z  
Left l; Kv+E"2d  
Right r; ;: Hfkyy]  
public : ksY^w+>(!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H7"I+qE-G  
template < typename T2 > -!">SY\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T~Jl{(s9)  
} ; ".v9#|  
]*}*zXN/E  
同时,holder的operator=也需要改动: ZcX%:ebKS  
c R$2`:e  
template < typename T > O<f_-n@G|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s;}';#  
  { {exF" ap  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hr@KWE`  
} a%ec: %  
4_PMl6qo  
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。 QfU 0*W?r  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `]WU=Ss  
~n]:f7?I  
return l(rhs) = r; |kV,B_qz  
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。 ;^}cZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XnWr~h{b  
UN| "D]>/  
template < typename Tp > xi;SKv;p  
class constant_t K]@6&H-b|  
  { - K}@Gp  
  const Tp t; $q.8ve0&^  
public : A &w)@DOe  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4s`*o/it  
template < typename T > 9]|[z{v'>l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const sPkT>q  
  { k6[t$|lMy  
  return t; ; {I{X}b  
} 1ErH \!  
} ; /CKkT.Le  
),bdj+wr78  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~<v`&Gm?"  
下面就可以修改holder的operator=了 AP3SOT3I  
FjiLc=RXXz  
template < typename T > ixiRFBUcF~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j(nPWEyJM  
  { FD_0FMZ9,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _3A$z A  
} [p4a\Qg0  
-Rjn<bTIy  
同时也要修改assignment的operator() P|HY=RM a  
'-w G  
template < typename T2 > =5dv38  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6EX:qp^`  
现在代码看起来就很一致了。 IA8kq =W  
^Po\:x%o  
六. 问题2:链式操作 lt,x(2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?/dz!{JC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 n )`*{uv$  
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。 q;kM eE*  
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。 Htsa<t F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?0'bf y]  
1`aFL5[0$  
template < typename T > wQ.ild  
struct result_1 f_raICO{R  
  { i>)Whr'e8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8{?Oi'-|0  
} ; %K ]u"  
kP8Ypw&  
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: i9.5 2  
fVf.u'.8  
template < typename T > 4,$x~m`N  
struct   ref [FyE{NfiJ%  
  { =9pFb!KX  
typedef T & reference; z)|56 F7'  
} ; C=PBF\RkKu  
template < typename T > *"9b?`E  
struct   ref < T &> $: Qi9N   
  { aK1|b=gVj  
typedef T & reference; W4>8  
} ; yRieGf1'SD  
"me J n/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -QZped;?*  
fWKv3S1dT  
template < typename T > d>vGx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ||Lqx#e=  
  { Itz_;+I.Mp  
  return l(t) = r(t); R )?8A\<E  
} 6x[gg !;85  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 y'4=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 G e~&Ble  
PkG+`N  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 /3+7a\|mKr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '{OZ[$E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1RcaE!\p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dAAE2}e  
最后的布局是: >mt<`s  
                Add UTs0=:+,t  
              /   \ IL>Gi`Y&  
            Divide   5 t~@TUTbx  
            /   \ ;'vY^I8-L  
          _1     3 Q*KEODR8\  
似乎一切都解决了?不。 % ;6e@U}  
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+2?u.{I  
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。 KZDB\T  
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: 'M G)noN5  
&1B)mj  
template < typename Right > XM8C{I1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u4.-AY {  
Right & rt) const NO9Jre  
  { < ^J!*>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AK [9fxrE  
} <ygkK5#q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YTYYb#"Q  
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。 k`TEA?RfQ  
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。 = <33(   
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。 =2`s Uw}  
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。 cQ+V 4cW Z  
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? b/S4b  
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: +o_`k!  
A?6b)B/e?  
template < class Action > [0IeEjL  
class picker : public Action JQbI^ef_;  
  { <pPI:D@G  
public : qtgj"4,:`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <cWo]T`X!  
  // all the operator overloaded lYy0   
} ; :l*wf/&z  
}25{"R}K  
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。 1` 9/[2z  
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: ];Z_S`JR  
w1s#8:  
template < typename Right > I98wMV8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ew"[]eZ:ut  
  { St&XG>nWS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hr)TC-  
} VSP[G ,J.  
\>jK\j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  ExnszFX*  
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。 *W i(%  
l sUQ7%f  
template < typename T >   struct picker_maker !0zM@p  
  { 2@A7i<p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; & f!!UZMt)  
} ; n}._Nb 5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {~d4;ht1Y  
  { $x`U)pv  
typedef picker < T > result; geT<vh Z6  
} ; sb8SG_c.  
~%GUc ~  
下面总的结构就有了: xi|iV1A  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 A}oR,$D-  
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。 ,rTR |>Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9$Hgh7'hvs  
至此链式操作完美实现。 |NM.-@1  
EcP"GO5  
6:h!gY  
七. 问题3 a:P% r  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7AtJ6  
BfhOe~+i  
template < typename T1, typename T2 > 8 A2k-X,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7e u7ie6  
  { rKR<R(=!=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xx41Qw>\W  
} 9fe~Q%x=u  
/~AajLxu3W  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &;C|=8eB  
YJr@4!j*  
template < typename T1, typename T2 > i%-c/ lop  
struct result_2 !5p 01]7  
  { a*vi&$@`Z1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m T\]  
} ; 4J_18.JHP  
KqB(W ,$  
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? Ak|j J  
这个差事就留给了holder自己。 !QC->  
    QvqX3FU  
/A{znE  
template < int Order > ]Ub?Wo7F?  
class holder; 4UG7{[!+  
template <> zJtYy4jI)  
class holder < 1 > 3D%I=p(  
  { L+d_+:w  
public : Q2iu}~  
template < typename T > P^.L0T5g  
  struct result_1 ][#]4 _  
  { ~0ZP%1.B3  
  typedef T & result; et)A$'Q  
} ; 3O$Q>.0w/  
template < typename T1, typename T2 > LVO`+:  
  struct result_2 @YV-8;hO  
  { ].` i`.T  
  typedef T1 & result; <BT}Tv9  
} ; Qs</.PO  
template < typename T > Jf4D">h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .y[=0K:  
  { Fe`$mtPu.  
  return (T & )r; 6(X(f;MEl  
} =j }]-!  
template < typename T1, typename T2 > 3X%>xUI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,9  
  { 8CwgV  
  return (T1 & )r1; m<TKy_C`  
} ~?S/0]?c  
} ; '6[0NuB  
r!j_KiUy  
template <> o3j4XrK  
class holder < 2 > B!rY\ ?W  
  { X_O(j!h  
public : [ 98)7  
template < typename T > T [&1cth  
  struct result_1 Bo)w#X  
  { -=2tKH`Q  
  typedef T & result; qp'HRh@P2:  
} ; oM Q+=  
template < typename T1, typename T2 > |*jnJWH4:  
  struct result_2 F0]NtKaH  
  { .kGg }  
  typedef T2 & result; 2NqlE  
} ; /oE@F178  
template < typename T > oB#KR1 >%7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d#Ql>PrY  
  { 9xN4\y6F  
  return (T & )r; `epO/Uu\~u  
} k G4v>  
template < typename T1, typename T2 > UC\CCDV#^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -7$7TD`'7  
  { 4*G#fW-  
  return (T2 & )r2; sHmzwvpLA  
} g]N!_Ib/!  
} ; $5s?m\!jZz  
?%{v1(  
o-yZ$+V  
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> >。 Mb"i}Yt{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M')f,5i&$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: '%l<33*  
fiES6VL  
return l(i, j) = r(i, j); I Bo)fE\O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6;"jq92in*  
6"/cz~h  
  return ( int & )i; ^fQ ]>/u  
  return ( int & )j; "+~La{ POc  
最后执行i = j; T:q!>"5  
可见,参数被正确的选择了。 S[n ;u-U  
QcU&G*   
+.! F]0ju  
)!s f@F?  
6X$]d^)h{  
八. 中期总结 2I3MV:5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @6~r7/WD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EuOrwmdj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G\@ uj>Z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J-P> ~ L"  
x_GD  
"eA4JL\%)  
:* 4b,P  
wrSw>sE"  
\7 n ;c   
九. 简化 ABuK`(f.  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )*}2L_5]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r#M0X^4A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: @eU;oRVc{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 UFr ]$m&  
  +-*/&|^等 b1>zGC^|  
2. 返回引用。 G~b/!clN  
  =,各种复合赋值等 &66-0d+Sh  
3. 返回固定类型。 "#Qqwsw7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |=&[sC  
4. 原样返回。 `!V=~"ve  
  operator, Q"itV&d,  
5. 返回解引用的类型。 !6{; z/Hy  
  operator*(单目) I.As{0cc  
6. 返回地址。 0eP7efy  
  operator&(单目) lR3`4bHA  
7. 下表访问返回类型。 F6^Xi"R[  
  operator[] X` r~cc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 uJhB>/Og  
  operator<<和operator>> =]i[gs)B  
&m<:&h& b  
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。 82d~>i%T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S<fSoU+RJ  
wyWe2d  
template < typename Left > as%@dUK?  
struct value_return }h{8i_R  
  { .xG3`YH  
template < typename T > 4k%y*L  
  struct result_1 +OEqDXR+_  
  { 'y_<O|-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K X0{dizZ  
} ; Lh`B5  
'$nm~z,V  
template < typename T1, typename T2 > ^phgNzD  
  struct result_2 N(ov.l;  
  { *DBm"{q%&k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lJlyfN  
} ; H 5\k`7R  
} ; "wqN,}bj\  
-]hk2Q0  
KNvvYwFH]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K3g<NC  
_`|te|ccF  
下面我们来剥离functor中的operator() dbVMG-z8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dC,a~`%O  
OQ*BPmS-   
return l(t) op r(t) ]]"O)tWHj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ' v)@K0P  
return op l(t) L'A9TW2  
return op l(t1, t2) kfc5ra>&  
return l(t) op I j w{g%  
return l(t1, t2) op 2?c##Izn  
return l(t)[r(t)] t,P_&0X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fGtYvl O-5  
=5l20 Um  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: [}ayaXXQ5  
单目: return f(l(t), r(t)); *Rx&#9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); pHNo1-k\  
双目: return f(l(t)); v~.nP} E^  
return f(l(t1, t2)); c;6[lv  
下面就是f的实现,以operator/为例 <y`M Upf]  
NP#6'eH\  
struct meta_divide f$y`tT %o  
  { iY[+BI:  
template < typename T1, typename T2 > n5qg6(Tl]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R"2wop  
  { ojva~mnFf  
  return t1 / t2; ,h<xL-  
} _Jt  
} ; V9:Jz Q=?`  
-xVp}RLT  
这个工作可以让宏来做: 4 AWL::FU5  
)hy(0 D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D\H;_k8  
template < typename T1, typename T2 > \ *"qS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; uyqu n@q  
以后可以直接用 93[&'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7{ JIHY+  
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 Vu= e|A#  
(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。。。) o'?[6B>oj  
UURYK~$K:  
4roqD;5|~|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 a #`Y(R'  
ASU.VY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kj{(jT  
class unary_op : public Rettype a\l?7Jr  
  { }nx5  
    Left l; 2 ":W^P  
public : H_n Ilku  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oniVC',  
asc Y E  
template < typename T > pNnZ-R|u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q8Fqf ;4  
      { xg;I::hE7X  
      return FuncType::execute(l(t)); Kt5k_9  
    } H.)Y*zK0.  
[,0[\NC  
    template < typename T1, typename T2 > dJ(<zz+;b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const   -]. a0  
      { =kP|TR!o-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Liv.i;-qE  
    } HD_ #-M  
} ; /g)(  
e.VQ!)>  
>[0t@Tu,D  
同样还可以申明一个binary_op 5HC5   
s1>d)2lX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K41Gn  
class binary_op : public Rettype H8!)zZ  
  { .%G>z"Xx  
    Left l; ?1.W F}X'  
Right r; I} .9  
public : !nDiAjj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =/e$Rp  
8pXqgIbmb  
template < typename T > )]tf|Mbu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {!&^VXZIT  
      { z'&tmje[?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R ~"&E#C  
    } \C<'2KZR,  
}eAV8LU  
    template < typename T1, typename T2 > qM18 Ji*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1|dXbyUd  
      { =p2: qSV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^{Fo,7  
    } tx7B?/5D  
} ; WX* uhR  
Le V";=_n  
8?hZ5QvA(j  
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 |Ae7wXOs  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q9Vj8JO"{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @|:yK|6O  
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。 /'a\$G"%6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c'D NO~H  
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。。。 12@Ge]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g(C/J9J  
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) .hRtQU  
下面是修改过的unary_op '#a;n  
VG_xNM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jqlfypU  
class unary_op L{0\M`B-  
  { H8kB.D[7Q  
Left l; I7HGV(  
  3el/,v|qj  
public : M(1cf(<+  
v7/k0D .  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $DdC|gMK  
g:s|D hE[  
template < typename T > lNz1|nS(Kd  
  struct result_1 G- |  
  { +4+c zfz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @KRia{  
} ; '~VF*i^4  
j;I( w [@P  
template < typename T1, typename T2 > hC4 M}(XM  
  struct result_2 1)3'Y2N*  
  { oB(9{6@N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EE*|#  
} ; .u'MMe>^  
?<rZ9$  
template < typename T1, typename T2 > y@SI)&D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W$<Y**y9m  
  { C`-CfZZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T 0qM "  
} {Iz"]Wh<f  
FOhq&\nkU  
template < typename T > T*g}^TEh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8|nc( $}~  
  { ?Yx2q_KZk  
  return OpClass::execute(lt(t)); Fkg%_v$  
} [{>3"XJ'  
X3] [C  
} ; /l+"aKW 2  
\;iOQqv0&  
<rvM)EJv|  
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 S|T_<FCY  
好啦,现在才真正完美了。 /([a%,DI  
现在在picker里面就可以这么添加了: %{Obh j;c  
#xfav19{.  
template < typename Right > lbGPy'h<rt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #guK&?Fye  
  { 1<cx!=w'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U5OFw+J  
} <9\Lv]ng  
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。 S;u.Ds&  
"3'a.b akw  
f@q.kD21  
`sA xk  
KdD~;Ap$  
十. bind ^/cqE[V~,  
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。  8hYl73#  
先来分析一下一段例子 )L7[;(gQ  
zl|+YjR  
XB@i{/6K  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2 6 >9$S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I!}V+gu=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s>1\bio*I  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 p&#ju*i6z  
我们来写个简单的。 Anqt:(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m 2/S(f  
对于函数对象类的版本: H=w6  
:hcOceNz  
template < typename Func > 0d+b<J,  
struct functor_trait 0!RP7Sx  
  { X]n`YF7  
typedef typename Func::result_type result_type; bSn={O"M  
} ; n2:Uu>/  
对于无参数函数的版本: T tnJ u*  
,\i,2<hz.  
template < typename Ret > Y]Z&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v;-0^s/P  
  { wkx#WC  
typedef Ret result_type; j+S&5C/{  
} ; =[[I<[BZq  
对于单参数函数的版本: ,9"du  
\gK'g-)}  
template < typename Ret, typename V1 > 0M)\([W9&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > dcTZL$  
  { 9UV}`UM3V  
typedef Ret result_type; L@jpid95  
} ; PW iuM=E  
对于双参数函数的版本: '4D7:  
6xY6EC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ueg%D +u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wAgV evE  
  { st~ l||  
typedef Ret result_type; ]Nw ]po+  
} ; B.smQt  
等等。。。 =v!Z8zk=W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Nf2lw]-G4  
-e?n4YO*\  
template < typename Func > t;0]d7ey'  
struct func_return lqgR4  !  
  { $ %|b6Gr/&  
template < typename T > Tr4\ `a-i  
  struct result_1 T+t7/PwC;  
  { {5HQ=&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k]P'D .  
} ; ! ,{N>{I  
.wTb/x  
template < typename T1, typename T2 > >WJQxL4  
  struct result_2 [3ggJcUgW>  
  { I2NMn5>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 69Z`mR  
} ; ;PqC *iz  
} ; d_f*'M2Gv  
8Fbt >-N<\  
cVarvueS  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BZKg:;9  
0r[a$p>`  
template < typename Func, typename aPicker > l}T@Cgt  
class binder_1 ,J<+Wxz  
  { }5z!FXB  
Func fn; #,FXc~V  
aPicker pk; blP8"(U  
public : x%T^:R  
>{A)d<  
template < typename T > /qq*"R  
  struct result_1 ep`8LQf  
  { `#r/L@QI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mq(K_  
} ; >MhZ(&iD  
,6f6r  
template < typename T1, typename T2 > [Z;H= `  
  struct result_2 Y{@foIZ  
  { :xO43z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1Mx2%  
} ; /?|;f2tbV2  
=i2]qj\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V' i@N  
rJtk4hOF  
template < typename T > 1-<?EOYaE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,?%o ~  
  { >m=XqtP  
  return fn(pk(t)); #"H<k(-Cz  
} =BV_ ?  
template < typename T1, typename T2 > #k!;=\FV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X)c0 y3hk  
  { $%ztP Ta  
  return fn(pk(t1, t2)); @)z?i  
} `Cy;/95m  
} ; NjdDImz.;s  
'g} Q@@b  
A9Pq}3U  
一目了然不是么? )sK _k U{\  
最后实现bind 'k<~HQr  
tqKX\N=5^  
O31.\ZR2  
template < typename Func, typename aPicker > y>r^ MQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N~(?g7  
  { $UdFm8&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =;?Maexp3$  
} UVsF !0  
4]%MrSjS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0Yr-Q;O<f  
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。 SuBUhzR  
:<1PCX2  
十一. phoenix COH>B1W@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: h<!!r  
rC,ZRFF  
for_each(v.begin(), v.end(), Z22#lF\N  
( 1ZWr@,\L  
do_ q~xs4?n1U  
[ 9; aOUs:<  
  cout << _1 <<   " , " 8ROZ]Xh,x  
] \YsLVOv%:d  
.while_( -- _1), 4X>=UO``L  
cout << var( " \n " ) CraD  
) 8J2U UVA`1  
);  LD}<|  
ksAu=X:  
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: V?jot<|$  
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 iR'Pc3   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D}nRH@<`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xK_0@6  
 ;W@  
:8lqo%5  
template < typename Cond, typename Actor > h$$i@IO0  
class do_while "^VPe[lA  
  { ,T+.xB;Q@  
Cond cd; uCf _O~  
Actor act; j[:Iu#VR  
public : 7x(z  
template < typename T > .;;:t0PB  
  struct result_1 y,$zSPJCi  
  { M#SGZ~=1r  
  typedef int result_type; {6;S= 9E\  
} ; "!PN+gB  
tI+P&L"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IoHYY:[-  
nSbcq>3  
template < typename T > h09fU5l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T<u QhPMw  
  { SbD B[O%  
  do >s>{+6e  
    { *orP{p -U  
  act(t); OUtMel_  
  } %OT?2-d  
  while (cd(t)); p4wx&VLi  
  return   0 ; V7,;N@FL  
} G@1T!`  
} ; N7dI}ju  
SfGl*2  
RhSoD.Da  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N=TDywRI  
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。 42.y.LtZ  
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。 Kq zQLu  
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。 kD_616  
下面就是产生这个functor的类: f9?f!k  
^:^8M4:  
,<]~/5-f  
template < typename Actor > $/$ 5{<  
class do_while_actor I{uwT5QT-  
  { 5>S)+p  
Actor act; Cg];UB}k  
public : JnXVI!+JDL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M I R))j;  
vQ1#Zg y  
template < typename Cond > E)Cdw%}^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qnTW?c9Z5  
} ; 2D ' $  
&Q[|FO;[  
.v_-V?7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #0 eop>O  
最后,是那个do_ +YCKd3/  
,2`FSL%J  
50NLguE  
class do_while_invoker &4jc3_UKV  
  { EOzw&M];r  
public : ) 0|X];sD  
template < typename Actor > gEkH5|*Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2#`9OLu8X  
  { +L|-W9"@3  
  return do_while_actor < Actor > (act); R9)"%SO<y  
} +$\/HO  
} do_; XywsjeI4  
Hm 17El68  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N7mYE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N 2$uw@s  
最后来说说怎么处理break和continue y5`$Aa4~  
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。 J6RzN'j  
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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