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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /T&+vzCF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^!(tc=sr  
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, Hs.5@l  
9Pm|a~[m  
=p8iYtI  
))6iVgSE$  
  class filler kQ6YQsJ.*  
  { !*k'3r KOW  
public : gyMy;}a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i~DLo3  
} ; Ao9=TC'v$'  
riglEA[^  
bwjLMWEVq  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: t/x]vCP,2D  
Zq/=uB7Z  
:7qJ[k{g  
>6zWOYd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }"^d<dvuz  
i[e-dT:*R  
K;g6V!U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b:*( f#"q  
f1Gyl  
gEq";B%?  
Xr|e%]!**  
二. 战前分析 h4>q~&Pd  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Y-"7R>^I  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7I@@}A  
`v Ebm Xb  
ALR`z~1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &nn+X%m9g  
  /* --------------------------------------------- */ R|7_iMIZ  
vector < int *> vp( 10 ); ]<o^Q[OL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d+7Dy3i|g=  
/* --------------------------------------------- */ hQJ-  ~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2\xEMec  
/* --------------------------------------------- */ tjDCfJx*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KJ6:ZTbW  
  /* --------------------------------------------- */ &K,rNH'R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +d8?=LX  
/* --------------------------------------------- */ A0uA\E4q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qzE -y-9@  
% ELf 7~  
r}XsJ$  
+&)&Ny$W  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0yKPYA*j  
1._1, _2是什么? vo'{phtF)M  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 hL/  
2._1 = 1是在做什么? lH oV>k  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 4,6nk.$yN  
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-PCD  
m-|~tve  
hjoxx F\_  
三. 动工  gm@%[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5sF?0P;ln  
jE, oEt O;  
zJtB?<  
~VO?PfxZ  
template < typename T > :eTzjW=  
class assignment 'ul~f$ V  
  { kF"G {5  
T value; JclG*/Wjg4  
public : = M/($PA  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8`  f=E h  
template < typename T2 > P'CDV3+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2/G`ej!*  
} ; bp(X\:zAy  
A/U,|  
?Kf?Z`9 *Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "0A !fRI~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L+$9 ,<'[  
T! fF1cpF\  
gJI(d6  
C XiSin  
  class holder >_um-w#C  
  { nQ^ <h.  
public : }Dc?Emb  
template < typename T > |R$/oq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p7Q %)5o  
  { d+:pZ  
  return assignment < T > (t); M8' GbF=1  
} sAU!u  
} ; 0hx EI  
niP/i  
\A9hYTC)  
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: p4'Qki8Hd  
lip1wR7  
  static holder _1; $P%b?Y/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h"+|)'*n  
OQm-BL   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LTc= D  
而不用手动写一个函数对象。 XDrNc!XN  
4^rO K  
 } h0 )  
O E56J-*}x  
四. 问题分析 a6fqtkZ x  
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。 00)=3@D  
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。 jZvQMW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WAt| J2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /5c;,.hm1R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]f"l4ay@M  
$s-HG[lX[  
五. 问题1:一致性 \+B+M 7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ]@MBE1M  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 C 9:5c@G  
e^ygQ<6%  
struct holder -P>f2It  
  { ;F!wyTF>}  
  // 4TW>BA  
  template < typename T >  B Ji  
T &   operator ()( const T & r) const 2K1odqO#   
  { 2m/=0sb\{  
  return (T & )r; 'v*Y7zZ#K  
} .U:DuyT  
} ; L=wg"$  
hhVyz{u  
这样的话assignment也必须相应改动: ^Q$U.sN? R  
MHVHEwr.{  
template < typename Left, typename Right > e+5]l>3)f  
class assignment GGR hM1II  
  { " )87GQ(R  
Left l; ' cx&:s  
Right r; g5*Zg_G/  
public : zT5@wm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iB,Nqs3 i*  
template < typename T2 > -K K)}I`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9e|]H+y  
} ; ^"!j m  
$|yO mh  
同时,holder的operator=也需要改动: ywRw i~  
szy^kj^2  
template < typename T > 9"YOj_z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S%7^7MSqA  
  { .w`1;o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'h&"xXv4|  
} =fZ)2q  
nUL8*#p-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 i YJzSVO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8[|RsM   
)./%/ _*K  
return l(rhs) = r; ag$mc8-p[  
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。 6(`Bl$M9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ? }2]G'7?  
.WR+)^&zz  
template < typename Tp > p v2u.qg5z  
class constant_t mGmkeD'  
  { XY;cz  
  const Tp t; ?4U|6|1  
public : '}D$"2I*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^=nJ,-(h_  
template < typename T > rU /V ~;#%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kR0d]"dr  
  { l 6;}nG  
  return t; iJza zQ  
} Z~VSWrw3  
} ; D#T1~r4  
P2S$Dk_<\X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 av&4:O!  
下面就可以修改holder的operator=了 K 0i[D"  
D4x~Vk%H  
template < typename T > x*A_1_A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ifm|_  
  { 8tM40/U$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^uu)|  
} `&"-|  
{/x["2a1  
同时也要修改assignment的operator() G6N$^HkW?  
,h'q}5  
template < typename T2 > XujVOf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YJlpP0;++  
现在代码看起来就很一致了。 "`Q.z~  
d5zF9;[  
六. 问题2:链式操作 :h>d'+\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \B'rWk 33,  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1%YjY"j+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3@r_t|j  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Kzw )Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H h4G3h0  
F]hKi`@  
template < typename T > s:j"8ZH  
struct result_1 ==[a7|q  
  { (Z YGfX  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *;~*S4/P   
} ; / ;U  
B*+3A!{s  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: idLysxN  
QeYO)sc`  
template < typename T > HCh;Xi  
struct   ref @Fp-6J  
  { !vU$^>zo~  
typedef T & reference; L-  -  
} ; %=:*yf>}  
template < typename T > / -ebx~FX&  
struct   ref < T &> eGZX 6Q7m  
  { FF"6~  
typedef T & reference; . mDh9V5  
} ; _R!KHi  
x<'(b7{U0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k\T,CZ<  
}*{@-v|_R  
template < typename T > "#4p#dM0e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8KioL{h  
  { N`tBDl"ld  
  return l(t) = r(t); 0W|}5(C  
} 6t0!a@t  
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%Q.;k ?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %ec9`0^4S  
(o/HLmr@Y  
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 S~QL x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =X(8 [ e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =v4;t'_^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qW57h8M  
最后的布局是: mJ=3faM  
                Add yv:8=.r}M  
              /   \ <MhjvHg  
            Divide   5 !c`K zqP  
            /   \ x/NR_~Rnk  
          _1     3 qRg^Bp'VD#  
似乎一切都解决了?不。 <_HK@E<_HO  
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。 %[:\ZwT,-  
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。 M <oy  
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: )P:r;a'  
VJ` c/EVIt  
template < typename Right > z z@;UbD"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1]HEwTT/1_  
Right & rt) const FE+Y#  
  { 6&p I{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V6.xp{[  
} =Rl?. +uE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ), >jBYMJ  
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。 ~Qzb<^9]  
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。 gU7@}P  
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。 ^goa$ uxU  
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。 bWN%dn$$M  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,EyZ2`|  
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: #rL%K3'  
KdT1Nb=  
template < class Action > 9o<}*L   
class picker : public Action sd;J(<Ofh  
  { &Q>)3]|p  
public : GY@-}p~it  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L-}>;M$Y)  
  // all the operator overloaded box(FjrZE  
} ; Wq_#46P-  
bT|N Z!V  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 j tdhdA  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 'j84-U{&)  
,wJ#0?  
template < typename Right > |1GR:b24  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *B 7+rd  
  { u<x2"0f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }cK<2J#  
} .\kcWeC\  
2BLcun  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7\sJ=*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 D8a[zXWnc  
J:  
template < typename T >   struct picker_maker c[:OK9TH  
  { \%nFCK0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `8Y& KVhu  
} ; AtRu)v6r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZCJOh8  
  { 3.q%?S}*  
typedef picker < T > result; 1eC1Cyw  
} ; uJz<:/rwZ-  
O) ks  
下面总的结构就有了: 6"^Yn.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 wB6 ILTu1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 OhmKjY/}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 PI>PEge!&  
至此链式操作完美实现。 ?CB*MWjd  
mzuf l:-=  
*')g}2iB  
七. 问题3 c\i`=>%b@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #J. v[bOWQ  
h^F^|WT$  
template < typename T1, typename T2 > M_tY:v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ri]7=.QI`  
  { ~~[Sz#(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;[%_sVIy  
} RZm}%6##ZC  
'=!@s1;{[;  
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: _3UH"9g{  
z;:c_y!f  
template < typename T1, typename T2 > }q1@[ aE  
struct result_2 >C"f'!oM,j  
  { p F\~T>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )ndcBwQc"  
} ; ,}15Cse  
M17oAVN7D  
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? BIf E+L(  
这个差事就留给了holder自己。 8$O=HE*  
    H=E`4E#k  
 %Gp%l  
template < int Order > JzD Mx?  
class holder; W:q79u yX  
template <> 5t]}(.0+  
class holder < 1 > +TW9BU'a^  
  { ta]B9&c  
public : {6%vmMbJ  
template < typename T > Fj\}&H*+  
  struct result_1 mA|&K8H  
  { t3ua5xw  
  typedef T & result; L/1zG/@  
} ; 5urM,1SQ@  
template < typename T1, typename T2 > wjk-$p  
  struct result_2 sS5 ]d8  
  { Rk2V[R.`S  
  typedef T1 & result; |FZ)5  
} ; 74YMFI   
template < typename T > =a>a A Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QjH;'OVt  
  { ' N$hbl  
  return (T & )r; o -tc}Aa  
} ^UP!y!&N  
template < typename T1, typename T2 > ,L#Qy>MOb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [Nb0&:$ay  
  { \u@4 eBAV  
  return (T1 & )r1; [(v?Z`cX\  
} pEk^;  
} ; ,Y&LlB 2  
/(C?3 }}L  
template <> mm-!UsT  
class holder < 2 > FQ dz":5  
  { 7%?2>t3~  
public : 9{{QdN8  
template < typename T > 2N_8ahc  
  struct result_1 =}N&c4I[j  
  { ;xFx%^M}br  
  typedef T & result; n>]`8+a~%X  
} ; C"bG?Mb  
template < typename T1, typename T2 > `f.okqBAh  
  struct result_2 Fu4LD-#  
  { ^lVZW8  
  typedef T2 & result; @y%4BU&>0  
} ; Uc,D&Og  
template < typename T > 6^U8Utx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _DPWp,k<~  
  { ylm*a74-X  
  return (T & )r; i oX [g  
} _2Sb?]Xn  
template < typename T1, typename T2 > 3xS+Pu\)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const utIR\e#:B  
  { :V1ttRW}52  
  return (T2 & )r2; eliT<sw8  
} ]v=*WK  
} ;  X._skq  
FqQqjA  
([~9v@+  
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> >。 61|uvTX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Kx.'^y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]h4^3   
:;[pl|}tM  
return l(i, j) = r(i, j); _ndc^OG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }*.S=M]y$  
e~tgd8a2a  
  return ( int & )i; %lVc7L2]  
  return ( int & )j; #/fh_S'Z  
最后执行i = j; O~t]:p9_  
可见,参数被正确的选择了。 4]L5%=atn  
N@D]Q&;+(T  
8S2sNpLi-g  
*`~ woF  
dQUZ11  
八. 中期总结 X0<qG  
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: C!KxY/*Px  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >B)&mC$$S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 oRl~x^[%[-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [J0f:&7\  
nY(>|!  
F?!P7 zW  
yWI30hW  
!u@XEN>/  
KU,K E tf  
九. 简化 v{%x,K56  
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。 l,cnM r^.W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ks92-%;:  
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: ~{GbuoH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 r!H'8O!  
  +-*/&|^等 m80e^  
2. 返回引用。 G-`4TQ  
  =,各种复合赋值等 X}T/6zk  
3. 返回固定类型。 0k]$ he;h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A-5xgp,  
4. 原样返回。 /Y=Cg%+  
  operator, f4A;v|5_  
5. 返回解引用的类型。 =l6aSr  
  operator*(单目) DONXq]f:,"  
6. 返回地址。 ~)!yl. H  
  operator&(单目) ~)5NX 4Po  
7. 下表访问返回类型。 T(LqR?xOo  
  operator[] !|!k9~v!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^PwZP;On  
  operator<<和operator>> #_]/Mr1  
)8`7i{F  
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。  y|r+<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R*Jnl\?>@  
K9{3,!1  
template < typename Left > aYTVYg  
struct value_return ^L}ICm_#  
  {  "R8:s  
template < typename T > Ul"9zTH  
  struct result_1 0,~f"Dyqy  
  { iuxI$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l%vX$Kw  
} ; <(YE_<F*  
ZJL8"(/R  
template < typename T1, typename T2 > _v~c3y).  
  struct result_2 +ucj>g1(#  
  { G- _h 2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #G</RYM~m  
} ; "*08?KA  
} ; %6A."sePO  
<( "M;C3y  
Hzm<KQ g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?D 8<}~Do  
kV >[$6  
下面我们来剥离functor中的operator() X`-7: !+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;<=Z\NX  
@bPR"j5D  
return l(t) op r(t) /j7e q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &j}08aK%  
return op l(t) 9;W 2zcN  
return op l(t1, t2) Ynn:,  
return l(t) op --S1p0  
return l(t1, t2) op Sq#AnD6To  
return l(t)[r(t)] x/BtB"e*5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VU8EjuOetb  
#&v86  
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: fU/&e^, 's  
单目: return f(l(t), r(t)); n $Nw/Vm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r"E%U:y3P  
双目: return f(l(t)); gMXs&`7P  
return f(l(t1, t2)); E[Xqyp!<  
下面就是f的实现,以operator/为例 0.pZlv  
SB1j$6]OR7  
struct meta_divide ;_$Q~X  
  { -DVoO2|Dv  
template < typename T1, typename T2 > u{| Q[hf[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) EC9bCd-z  
  { #@pgB:~lB  
  return t1 / t2; b#uNdq3  
} >(EC.ke  
} ; ? <F=*eS  
.[8! E_  
这个工作可以让宏来做: /,C;fT<R  
{oXU)9vj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3(2WO^zX {  
template < typename T1, typename T2 > \ e>$d*~mwn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Y"{L&H `  
以后可以直接用 Bb[WtT}=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @euH[<  
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 K#"J8h;x  
(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。。。) uez"{_I  
b]0]*<~y  
LDDg g u   
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 lw\+!}8(  
\eF _Xk[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9f#~RY|#m  
class unary_op : public Rettype !+UU[uM  
  { -JKl\E  
    Left l; $&25hvK,  
public : } Z/[ "  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uOQ!av2"Rf  
RGu`Jk  
template < typename T > f-.dL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h 8%(,$*  
      { &9+]{jXF  
      return FuncType::execute(l(t)); Z Zs@P#]  
    } us5<18 M5  
lr*p\vH  
    template < typename T1, typename T2 > 1;*4y J2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;\]& k  
      { M2kvj'WWq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'c&[kMR  
    } ^l:~r2  
} ; PFKl6_(  
aM7e?.rU  
cyMvjzzRN  
同样还可以申明一个binary_op u1}/SlCp  
K N Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "|Ke/0rGB  
class binary_op : public Rettype f};RtRo2  
  { _2-fH  
    Left l; *5QN:  
Right r; f7lt|.p  
public : =:M/hM)#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QGCg~TV;  
o&t*[#  
template < typename T > \?D~&d,a=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oW5Ov  
      { 70GwTK.{~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =.`:jZG  
    } "u.'JE;j  
QO/nUl0E  
    template < typename T1, typename T2 > Iq0[Kd0.j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A'tv[T d8,  
      { I!?)}d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e**<et.  
    } *g*~+B :  
} ; n2(`O^yd7C  
]')  
Y|l&mK?  
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  erQQ_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DL*&e|:q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Yu}[RXC(=  
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。 c W1`[b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j].=,M<dxE  
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。。。 S`Xx('!/|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }Ug O$1  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) A-eRL`  
下面是修改过的unary_op !X5LgMw^;  
Ak dx1h,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u}">b+{!  
class unary_op H %Dcp#k  
  { [$DI!%e|  
Left l; z j F'CY  
  ZBk br  
public : aI\:7  
{UFs1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *`_ 2uBz  
BM o2t'L  
template < typename T > :anR/  
  struct result_1 [ KDNKK  
  { Z?<&@YQS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uhm3}mWv  
} ; h:AB`E1  
(Fj"<  
template < typename T1, typename T2 > ~c=F$M^"c  
  struct result_2 0<XxR6w  
  { dC/@OV)0#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V}MRdt7  
} ; Qp;FVUw9  
;04< 9i  
template < typename T1, typename T2 > arc{:u.K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w.(?O;  
  { |\U5m6q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !{?<(6;t  
} +,_%9v?3  
 K,o&gY  
template < typename T > KTE X]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V6bjVd9|Z  
  { #= T^XHjQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); #0f6X,3  
} c 'rn8Jo}  
z[qi~&7:v  
} ; O|nLIfT  
eUKl(  
3>6rO4,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug FOAXm4"  
好啦,现在才真正完美了。 z+K1[1SM  
现在在picker里面就可以这么添加了: #l 6QE=:  
9DmFa5E  
template < typename Right > Yw6uh4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [NK&s:wMk  
  { Q0%s|8Jc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HPX JRQBE  
} I uC7Hx`z  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 cR=o!2O  
tZY6{,K%4  
;YZ'd"0v  
)~CNh5z 6Y  
 (F&o!W  
十. bind ]2c0?f*Y7  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 N<O<wtXIj  
先来分析一下一段例子 i!*8@:VI  
b"nD5r  
}LY)FT4n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }J`cRDO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K@vU_x0Sl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9 /=+2SZ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 i}O.,iH  
我们来写个简单的。 G8.nKoHv7x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nwVW'M]r  
对于函数对象类的版本: 4>Y*owa4  
Nj.;mr<  
template < typename Func > l(HxZlHr  
struct functor_trait TU*Y?D L  
  { j XYr&F  
typedef typename Func::result_type result_type; hlfdmh? /  
} ; CY\D.Eow  
对于无参数函数的版本: )|GYxG;8C  
~|S}$|Mi50  
template < typename Ret > 8v)iOPmDC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7#7AK}   
  { & @${@  
typedef Ret result_type; 9TbbIP1  
} ; T@Z-;^aV  
对于单参数函数的版本: RWFvf   
PU4-}!K  
template < typename Ret, typename V1 > LKA/s ~G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pjma<^|F  
  { [ @2$W?0i  
typedef Ret result_type; p || mR  
} ; (o^?i2)g  
对于双参数函数的版本: p*U!94Pb  
@SI,V8i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !R![:T\,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WtC&Qyuq  
  { ]_`ICS  
typedef Ret result_type; tNQACM8F;  
} ; R7A:K]iJ5  
等等。。。 5n[''#D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy k\r^GB  
lx7]rkWo|a  
template < typename Func > e|q~t {=9S  
struct func_return ornU8H`  
  { (mioKO )?v  
template < typename T > /iL*)  
  struct result_1 6Fc*&7Z+  
  { wG73GD38  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OlgM7Vrl  
} ; m;0ZV%c*j  
h@TP=  
template < typename T1, typename T2 > /6Kx249Dw  
  struct result_2 7 .]H9  
  { tO?-@Qf/9<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H Qnc`2  
} ; OuK RaZ  
} ; @)wsHW%cjz  
|D_4 iFC  
MY^o0N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  ?<T=g  
/!N=@z)  
template < typename Func, typename aPicker > cgO<%_l3`  
class binder_1 c& K`t  
  { /&9R*xNST#  
Func fn; ;#^ o5ht  
aPicker pk; r`pf%9k  
public : X]o"vx%C  
'2UQN7@d  
template < typename T > cI&XsnY  
  struct result_1 bz1AmNZG  
  { sY1.z5"Mm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4_# (y^9  
} ; K & %8w  
-!V{wD3,B  
template < typename T1, typename T2 > U\!9dhx  
  struct result_2 8c>xgFWp9  
  { C;%dZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S~R[*Gk_uT  
} ; 7-0j8$`  
g+7j?vC{'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y;(G%s1  
P#V}l'j(<a  
template < typename T > :i|]iXEI"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0M?zotv0#  
  { yE~D0%Umq  
  return fn(pk(t)); saDu'SmYV  
} ~=I:go  
template < typename T1, typename T2 > y0p\Gu;3j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fWb+08}C  
  { ^Pah\p4bj  
  return fn(pk(t1, t2)); +~=j3U  
} 4P"XT  
} ; itg"dGDk  
C XNYWx  
-w f>N:  
一目了然不是么? Z{/GT7 /  
最后实现bind 8n:N#4Dh^  
0JKTwLhC  
i52JY&N  
template < typename Func, typename aPicker > g9=_^^Tg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 73nM9  
  { NNwGRoDco  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 18p4]:L  
} Wc,`L$Jx  
Z$B%V t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ypxp4B  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 =LgMG^@mu  
uy<<m"cA;  
十一. phoenix -s1.v$ g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4j'`,a=  
fwlicbs'  
for_each(v.begin(), v.end(), VDxF%!h(  
( \;!7IIe#  
do_ TQPrOs?  
[ %;|dEY  
  cout << _1 <<   " , " Qc=-M'9  
] $~VIx% h  
.while_( -- _1), TuaP  
cout << var( " \n " ) &0H_W xKeB  
) E}THG=6  
); hztqZ:  
ZE= Yn~XM  
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: *xITMi  
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 Xbrc_ V\_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WJ LqH<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Se37-  
W}%"xy]N  
k+J63+obd  
template < typename Cond, typename Actor > Z9*@w`x^u  
class do_while UJ(UzKq8  
  { Z[B:6\oQ  
Cond cd; E|jU8qz>P  
Actor act; l2YA/9.  
public : ,?HM5c{'[Y  
template < typename T > 7%[ YX  
  struct result_1 |.$7.8g  
  { MOay^{u  
  typedef int result_type; NFC/4  
} ; C\vOxBAB  
,yvS c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /{[p?7x>  
q~Al[`K  
template < typename T > FMhuCl2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )heHERbJ  
  { ^FVmP d*1  
  do N2Ysi$  
    { MJCz %zK  
  act(t); ZLdIEBi=  
  } XHOS"o$y  
  while (cd(t)); lN0u1)'2  
  return   0 ; 8R-;cBT  
} wh2E$b(-  
} ; @,-D P41g  
O{Mn\M6  
:z *jl'L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F2ISg'  
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。 z#rp8-HUDS  
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。 ;>;it5 l=  
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。 "Nz@jv?  
下面就是产生这个functor的类: (ss,x CF  
o^MoU2c  
ZU;jz[}  
template < typename Actor > F6b;qb6n  
class do_while_actor }qWB=,8HQ  
  { Qw }1mRv  
Actor act; Zb|a\z8?  
public : Mn<s9ITS-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @`8a 3sL)  
LR\8M(rtvH  
template < typename Cond > pd & HC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R@/"B?`(f  
} ; >3&V"^r(|  
e&Q w\Ze  
>,I'S2_Zl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6`bR' 0D  
最后,是那个do_ ]*Q,~uV^|  
u8`S*i/)m  
,'9R/7%s  
class do_while_invoker 4HX;9HPHE<  
  { e=eip?p  
public : i}i >ho-8  
template < typename Actor > +P,ic*Kq*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4x3 _8/=  
  { @A(jo32  
  return do_while_actor < Actor > (act); C5$?Y8B3  
} v-^tj}jA  
} do_; |.&GmP  
rKd|s7l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o~q.j_Sa  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -5|el3%)  
最后来说说怎么处理break和continue +dRRMyxe4  
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。 |F<%gJ  
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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