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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f_QZ ql  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Az(J @  
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, "fd'~e$S#  
s! sG)AR.J  
u$x'P <b  
Mg u=cm )  
  class filler @#5?tk0  
  { FWyfFCK  
public : 0:>C v<N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} };8PPR)\y  
} ; #w)D ml  
8PW3x-+  
e= _7Q.cn  
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: _We4%  
%0eVm   
brt` oR  
TbhsOf!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "NO*(<C.R  
C;rK16cn  
>zcp(M98  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Cv1CRmqq%  
(k5d.E]CK  
m9 f[nT  
1BA5|  
二. 战前分析 o7s<G8;?  
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。 \ >|:URnD  
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 =doOt 7Rj  
si>gYO  
]AdL   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W q>qso  
  /* --------------------------------------------- */ 1FmqNf:V7I  
vector < int *> vp( 10 ); H}&4#CQ'!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l( 0:CM  
/* --------------------------------------------- */ G_n~1?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6I$:mHEhd  
/* --------------------------------------------- */ 5_Opx=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &Kc'g H  
  /* --------------------------------------------- */ fIg~[VN"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); !3Me 6&$O  
/* --------------------------------------------- */ a$P$Ngi?S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &IgH]?t  
[i)G:8U  
?o6\>[O  
?>o|H-R~5Z  
看了之后,我们可以思考一些问题: joJ:* oL  
1._1, _2是什么? Wc- 8j2M  
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。 y@Q? guB  
2._1 = 1是在做什么? j*}2AI  
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。 /A~+32 B  
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。 Di8;Tq  
@Tg +Kt  
8 |iMD1  
三. 动工 p?zh4:\F+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uA2-&smw  
f.y~Sew  
esVZ2_eL  
; 0`p"T0  
template < typename T > Um'r6ty  
class assignment ngHPOI16  
  { .JkF{&=B  
T value; !%{s[eO\  
public : hPHrq{YZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} edy6WzxBcm  
template < typename T2 > ;Jrk#7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ep3iI77/  
} ; XUyoZl?  
.wfN.Z  
';z5]O~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /o_h'l|PS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uJ!yM;{+  
*jF VYg  
8>|@O<2\  
mTW@E#)n  
  class holder $iblLZhj  
  { !7K-Kqn  
public : tyLR_@i%%  
template < typename T > S-Y(Vn4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^:RDu q  
  { Q4;br ?2H  
  return assignment < T > (t); KrFV4J[  
} E+&]96*Lby  
} ; ",ic" ~  
o\luE{H .?  
d.7Xvx0Yww  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,K'}<dm|x  
sKX%<n$  
  static holder _1; z^f-MgWG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e< Ee2pGX  
w^*jhvV%kW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fuH Dif,  
而不用手动写一个函数对象。 .~5cNu'#m  
?nFT51 t/4  
uREc9z `Q'  
Kg@9kJB  
四. 问题分析 ubhem(p#  
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。 %;9e h'  
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。 zYOPE 6E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 jkNZv. )p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $Mx.8FC +  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lb1(1 |#  
U gB  
五. 问题1:一致性 yh5KN_W  
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?| 9GZF39w u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /]xd[^  
YA^9, q6u?  
struct holder :B- ,*@EU  
  { j )F~C8*  
  // Ro:-u7q  
  template < typename T > XB;;OP12  
T &   operator ()( const T & r) const l}AB):<Z  
  { Gz*U?R-T  
  return (T & )r; kd \G>  
} 6}ax~wYct  
} ; R`<E3J\*  
bIhL!Ty T.  
这样的话assignment也必须相应改动: =Vv{td  
1GNA x\(  
template < typename Left, typename Right > #nd,cn  
class assignment k{#:O=  
  { xSf3Ir(,  
Left l; }qg!Um0  
Right r; 5Tu.2.)N  
public : $pKS['J0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'F~u \m=E  
template < typename T2 > 7 D^A:f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Psv!`K  
} ; +1y#=iM{  
I@B7uFj  
同时,holder的operator=也需要改动: OwEz( pj@  
Zry>s0  
template < typename T > :s5g6TR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s6$3[9Vh&9  
  { Dn[1BWM/7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f.= E.%  
} :U 9R 1^}A  
UdGoPzN  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 (g Z!o_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gU?)  
2 zy^(%a  
return l(rhs) = r; 5c"kLq6r  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 qj1z>,\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]VvJ1Xn0  
d}ZH Y[  
template < typename Tp > +6=!ve}  
class constant_t (yP55PC O$  
  { ?@1'WD t  
  const Tp t; AVp [gr  
public : G DV-wPX  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |$PLZ,  
template < typename T > AJT0)FCpR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0U>Q<I}  
  { e@OA>  
  return t; R*X2Z{n  
} V5B-S.i@  
} ; Nj0)/)<r+  
D@^ZpN8r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MbfzGYA2~  
下面就可以修改holder的operator=了 ?_aR-[XRg  
F-^HN%  
template < typename T > >Mw &Tw}o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `?JgHk  
  { "ILWIzf.]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); au|^V^m  
} K;[%S  
f_ztnRw  
同时也要修改assignment的operator() hyiMOa  
pFTlhj)1  
template < typename T2 > S |>$0P4W(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U@MP&sdL  
现在代码看起来就很一致了。 mE`qvavP|/  
R9h>I3F=c  
六. 问题2:链式操作 z,FTsR$x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -fJ@R1]  
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。 QO{=Wi-  
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。 ttaQlEa=Z  
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。 _i[)$EgFm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct k0_$M{@Y  
IzdTXc f  
template < typename T > 1/ pA/UVO  
struct result_1 t-i6FS-  
  { hNnX-^J<o  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P5>5ps"iU  
} ; ]A72) 1  
ZQ~myqx,+L  
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: Y#&0x_Z  
1N9< d,  
template < typename T > j- YJ."  
struct   ref B>Cs&}Y!  
  { "6N~2q,SW  
typedef T & reference; K- I\P6R`  
} ; ) wY!/&  
template < typename T > dA1 C)gLi  
struct   ref < T &> &.Latx  
  { qX{X4b$  
typedef T & reference; (+UmUx=  
} ; 8 b  8\  
wfDp,T3w7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jefNiEE[  
C~{NKMeC/m  
template < typename T > I{42'9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M_h8#7{G  
  { kqD*TJA  
  return l(t) = r(t); [O7w =  
} =!(*5\IM  
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。 {jOzap|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *#lBQBH|.  
d $fvg8^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 WVS$O99Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0{?: FQ#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 n .f4z<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1mHwYT+  
最后的布局是: W?qpnPW  
                Add #)^^_  
              /   \ @s%X  
            Divide   5 4llD6&%  
            /   \ 2J;kD2"!  
          _1     3 t_dcV%=  
似乎一切都解决了?不。 !1a}| !Zn  
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。 EXA^!/)  
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。 }m6f^fs}  
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: tT;8r8@  
{7vgHutp  
template < typename Right > 8r,9OM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D=$4/D:;  
Right & rt) const {!L=u/qs"  
  { cZqfz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R]Hz8 _X  
} lM>.@:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $=/rGpAk  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <mL%P`Jj  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 '=VH6@vZ_'  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Us'Cs+5XcG  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ".gNeY6)x  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? sa*g  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: alFNSRY  
lr,q{;  
template < class Action > 42&v % ;R  
class picker : public Action 0Z"s_r}h  
  { ?=<~^Lk  
public : /jM_mrpz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Xh?4mKgu  
  // all the operator overloaded C8ZL*9U  
} ; 30s; }  
k)cP! %z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 fN@{y+6  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: >%u@R3PH]  
=_l)gx+Y+y  
template < typename Right > |#k@U6`SG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zEj#arSE4  
  { M%I@<~wl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4ZwKpQ6  
} /N6}*0Ru  
`rlk|&T1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `<U5z$^QTw  
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。  S(  
x:fW~!Xc6  
template < typename T >   struct picker_maker a7#?h%wf  
  { Od##U6e`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; XRxj  W  
} ; 19W:-Om  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BRzfic :e  
  { ?T!)X)A#  
typedef picker < T > result; F'FP0t!S  
} ; * ?]~ #  
wMWW=$h#\  
下面总的结构就有了: =n+ \\D  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 mV)+qXC  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 , jU5|2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T^:fn-S}=  
至此链式操作完美实现。 sOpep  
jQ+sn/ROp  
>/=> B7  
七. 问题3 !)pdamdA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *F`A S>  
F(,UA+$A  
template < typename T1, typename T2 > )Xtn k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +>\id~c(  
  { bB}5U@G|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~xLJe`"JUx  
} r] Lc9dL  
t2BL( yB  
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: Zd:Taieh@  
$O)3 q $|  
template < typename T1, typename T2 > / JkC+7H4  
struct result_2 \S~Vx!9w  
  { \Ae9\Jp8M  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z\}K{#   
} ; *%/~mSx  
W ~f(::  
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? }g7]?Ee  
这个差事就留给了holder自己。 Z|" p*5O,  
    wV\gj~U;P  
<FI-zca  
template < int Order > j z58E}  
class holder; M-V&X&?j  
template <> \;u@"  
class holder < 1 > b` Hz$8  
  { a2Pf/D]n  
public : fjk\L\1  
template < typename T > 10!wqyj&  
  struct result_1 Sf5X3,Uw  
  { evkH05+;W  
  typedef T & result; ]0hrRA`  
} ; ,C%eBna4Iq  
template < typename T1, typename T2 > Um#Wu]i  
  struct result_2 xk&Jl#v  
  { w2_bd7Wp<  
  typedef T1 & result; ?v>ET2wD  
} ; r'QnX;99T  
template < typename T > pvmC$n^zc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UfS%71l.$  
  { 3U_2!zF3_  
  return (T & )r; 3Zi@A4Wu  
} 6G=j6gK%P  
template < typename T1, typename T2 > xhcK~5C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4:gRr   
  { M|:UwqV>  
  return (T1 & )r1; tHzZ@72B7  
} f bUr`~Y"  
} ; As>_J=8} 3  
E*+{t~  
template <> L|p Z$HB  
class holder < 2 > _%QhOY5tv"  
  { `r?7oxN  
public : ,G)r=$XU  
template < typename T > *QH28%^  
  struct result_1 eH{[C*  
  { AvW:<}a,  
  typedef T & result; RsYU59_Y  
} ; b9!FC$^J  
template < typename T1, typename T2 > BqT y~{)+  
  struct result_2 <~WsD)=$  
  { x9JD\vZ  
  typedef T2 & result; , N)/w1?I  
} ; x@ms  
template < typename T > bD?VU<)3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !_Wi!Vr_  
  { , 'u W*kx  
  return (T & )r; nR-YrR*k  
} 7Ve1]) u  
template < typename T1, typename T2 > JT!9\i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6}!#;@D~  
  { Ys\Wj%6A  
  return (T2 & )r2; 4GX-ma,  
} Jt}Bpg!J  
} ;  z62;cv  
eLfk\kk]Pc  
sG92XJ  
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> >。 *=V~YF:Qb  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5?]hd*8   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \nPEyw,U  
$\X[@E S0  
return l(i, j) = r(i, j); ,[P{HrHx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t.xxSU5~%  
hEKf6#  
  return ( int & )i; 3h$6t7=C  
  return ( int & )j; \1D<!k\S  
最后执行i = j; ^")Q YE  
可见,参数被正确的选择了。 Y^$X*U/q%U  
@~ ^5l  
,(EO'T[  
w n/_}]T  
fF7bBE)L/|  
八. 中期总结 1g8_Xe4  
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: /5(Yy}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n"G&ENN"$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xhV O3LW'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gG<~-8uQ  
pwL ;A3$|  
E8$20Ue  
O}-jCW;K  
tn(JC%?^  
MQ 5R O;RY  
九. 简化 l;R%= P?'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。 6#7Lm) g8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Wh+{mvu#  
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: SUCM b8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZSjMH .Ij"  
  +-*/&|^等 %b&". mN  
2. 返回引用。 uwzvbgup?  
  =,各种复合赋值等 l=S35og  
3. 返回固定类型。 _}lZ,L(w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YVQN&|-  
4. 原样返回。 ^Cu\VV  
  operator, ehzM) uK  
5. 返回解引用的类型。 }zkHJxZgE  
  operator*(单目) dgR g>)V  
6. 返回地址。 t3*wjQ3  
  operator&(单目) R "n 5  
7. 下表访问返回类型。 Ixb=L (V  
  operator[] :o0JY= 5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Oft-w)cYz,  
  operator<<和operator>> Y2a5bc P  
w~(1%p/  
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。 fol,xMc&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )WRLBFi3  
>zw.GwN|  
template < typename Left > $Z.7zH  
struct value_return _-q.Q^  
  { iq8Grd L"  
template < typename T > }#L^!\V }  
  struct result_1 ;nep5!s;<  
  { uD\?(LM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KC/=TSSXd.  
} ; kStnb?nk  
(61EDKNd9  
template < typename T1, typename T2 > .X@FXx&  
  struct result_2 kh {p%<r{  
  { J2::'Hw*s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u?4:H=;>  
} ; p2ogn}`  
} ; P^ A!.}d  
wb]%m1H`:  
Yk)."r&?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K?[q% W]%  
3jGWkby0  
下面我们来剥离functor中的operator() +1uF !G&l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6ys &zy  
gnFr}L&j  
return l(t) op r(t) ",^Mxm{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I%r{]-Obr-  
return op l(t) .LZwuJ^;  
return op l(t1, t2) M^O2\G#B  
return l(t) op nH`Q#ZFz]?  
return l(t1, t2) op =7w\ 7-.m  
return l(t)[r(t)] 6%t1bM a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] b:Wm8pp?  
/LvRP yj@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;g@4|Ro  
单目: return f(l(t), r(t)); 23c 8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ont%eC\  
双目: return f(l(t)); J&M o%"[)  
return f(l(t1, t2)); %+j8["VEC  
下面就是f的实现,以operator/为例 X;i~ <Tq  
{4G%:09~J  
struct meta_divide v*r7Zz6l  
  { N>XS=2tzN  
template < typename T1, typename T2 > # WAZ9,t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fQi4\m  
  { D)j(,vt  
  return t1 / t2; ]L9s%]o  
} cki81bOT  
} ; YL]Z<%aKt  
WU quN  
这个工作可以让宏来做: LcUh;=r}&  
EdlTdn@A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3QG7C{  
template < typename T1, typename T2 > \ IFF92VD&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rEB @$C^  
以后可以直接用 k< y>)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '}fzX2Q#  
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 Fs9I7~L3  
(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。。。) nm6h%}xND<  
v^#~98g]  
kQEy#JQmB  
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 f@Zszt  
/ro=?QYb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > - `p4-J!Fy  
class unary_op : public Rettype ?QFpv #4  
  { I@yCTl uV$  
    Left l; 2QJ{a46}  
public : L)@?e?9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} BT}!W`  
45,1-? -!  
template < typename T > n:yTeZ=-s4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s'%R  
      { ^eo|P~w g  
      return FuncType::execute(l(t)); L.S;J[a;  
    } ;[=8B \?  
Rb%8)t x  
    template < typename T1, typename T2 > {q `jDDM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 19E 8'@  
      { 0yuS3VY)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); __|+w<]  
    } CGY]r.O*  
} ; q*_/to  
}:us:%  
:,'wVS8"]  
同样还可以申明一个binary_op `(_s|-$  
2jR r,Nl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fcd3H$Na;  
class binary_op : public Rettype IC1NKn<k  
  { S|7!{}  
    Left l; =5/9%P8j9  
Right r; Y2n!>[[.  
public : dQV;3^iUY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .1KhBgy^K  
9Uj $K>:  
template < typename T > V^3L3|k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >7I15U  
      { FbS|~Rp~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YH vLGc%  
    } YG3J$_?y0  
8u6:=fxb  
    template < typename T1, typename T2 > %E#s\B,w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #gRM i)(F  
      { B8f8w)m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2%LL Sa  
    } Yw^m  
} ; z\K"Rg~J  
c~z82iXNO  
qh9Z50E9  
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 % tS,}ze  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S2HcG 1J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fmU {  
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。 &"yx<&c}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ''yB5#^w(  
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。。。 U{2BVqM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -ws? "_w  
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) Zq+v6fk_Mn  
下面是修改过的unary_op 4!Fo$9  
&dqLP9 5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 24 [+pu  
class unary_op -`'I{g&A  
  { iW$_zgN  
Left l; &XIt5<$~R  
  kZR8a(4D  
public : I(i}c~ R  
`, OG7hg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0(eB ZdRO  
Z InpMp  
template < typename T > )#?"Gjf~  
  struct result_1 ;O,+2VzP%^  
  { gwLf'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 95ZyP!  
} ; (up~[  
]^yFaTfS  
template < typename T1, typename T2 > <^VJy5>  
  struct result_2 bGN:=Y'  
  { nr95YSH  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H3z: ZTI  
} ; 8m-U){r!U^  
*w|:~g  
template < typename T1, typename T2 > tI`Q/a5@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const APvDP?  
  { @P#N2:jwj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CNih6R  
} `tB gH_$M  
x.]i }mt  
template < typename T > 1#C4;3i,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .8@$\ZRP  
  { D[4u+g?[}>  
  return OpClass::execute(lt(t)); R_ B7EP  
} P Y_u/<u  
vleS2-]|  
} ; 6g2a[6G5  
I& 2c&yO  
' KP@W9j  
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 i5en*)O8  
好啦,现在才真正完美了。 {Bk[rCl  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2V"B:X\  
]%hn`ZJ  
template < typename Right > RM]\+BK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?~l6K(*2  
  { J28M@cn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;%B(_c  
} ?5+.`L9H  
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。 +Jlay1U&  
O_2pIbh  
Lco~,OE  
"LHcB]^<  
~xbe~$$Q@  
十. bind tnV/xk#!  
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。 BTl k Etm  
先来分析一下一段例子 p?{Xu4(  
h2)yq:87  
!SC`D])l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} szb_*)k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ob+b<HFv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5<iV2Hx  
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。 e2L0VXbb  
我们来写个简单的。 xVf| G_5$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z F_M*8=  
对于函数对象类的版本: 4ae`pAu  
8/DS:uM  
template < typename Func > 3RiWZN  
struct functor_trait pe0F0Ruy  
  { _U$<xVnP  
typedef typename Func::result_type result_type;  N O2XA\  
} ; x[4`fM.m*  
对于无参数函数的版本: !ds"9w  
JHW "-b  
template < typename Ret > MV! {j;g1<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > PvR6 z0  
  { }Dp*}=?E  
typedef Ret result_type; &*sP/z  
} ; k=2Lo  
对于单参数函数的版本: { .n"Z  
2:*w~|6>}5  
template < typename Ret, typename V1 > i}b${n o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f'8kish  
  { +_7*iJtD5  
typedef Ret result_type; vrl;"Fm+  
} ; hrmut*<|  
对于双参数函数的版本: OL5v).Bb  
y@]_+2Vo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9K/HO!z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =Xm@YVf&ZD  
  { k[0-CB  
typedef Ret result_type; ?xK8#  
} ; X"MB|N y  
等等。。。 vVj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy M]<?k]_p  
R{RwTN<  
template < typename Func > |b[+I?X  
struct func_return =5aDM\L$&  
  { ]&?Y~"{cD  
template < typename T > ~0?mBy!-O  
  struct result_1 aF8fqu\  
  { Yv hA_v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =b38(\  
} ; U93}-){m  
Gn&-X]Rrl  
template < typename T1, typename T2 > -g)9R%>-  
  struct result_2 r`%+M7  
  { a-y+@#;2_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >Wh}f3C  
} ; vQ<90Z xqB  
} ; V7#Ffi  
'[J<=2&  
YiYV>gaf"H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ur*T%b9&  
qe#P?[  
template < typename Func, typename aPicker > . 7zK@6i  
class binder_1 A"`foI$0  
  { =PUt&`1.a  
Func fn;  ~UyV<  
aPicker pk; ~CtL9m3tO  
public : f?oa"   
qZ]pq2G  
template < typename T > :]rJGgK#  
  struct result_1 6UevpDB  
  { iQ4);du  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  e`d%-9  
} ; D6CS8 ~"  
:,WtR  
template < typename T1, typename T2 > 'D6T8B4  
  struct result_2 p`nPhk,:b  
  { Vm5c+;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?s\ OUr  
} ; 7a#4tqM#  
ikSF)r;*t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} WJNl5^  
M~WijDj  
template < typename T > I&MY{f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .~Fp)O:!  
  { &=<x#h-  
  return fn(pk(t)); !Gu%U$d  
} <EPj$::  
template < typename T1, typename T2 > |u0( t,T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qb5#_1qz+^  
  { +E1I");  
  return fn(pk(t1, t2)); _<=S_ <$2  
} N2oRJ,:B  
} ; 1z&Ly3  
uC8L\UXk  
+Vo}F  
一目了然不是么? 28/ ADZ  
最后实现bind XYS'.6k(  
Z4A!U~  
{r> .G7P6  
template < typename Func, typename aPicker > ddfs8\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~7$&WzD  
  { y" 6y!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rC.eyq,105  
} i^_#%L  
cTXri8K_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qw7@(R'"  
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。 DHw&+MY  
v1|Bf8  
十一. phoenix eVt$7d?Jw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v~T7`  
o]ag"Q  
for_each(v.begin(), v.end(), [6)UhS8  
( 4-kZJ\]  
do_ #Hvq/7a2R  
[ "+z?x~rk  
  cout << _1 <<   " , " "F3]X)}  
] 9U {y1}  
.while_( -- _1), J0 k  
cout << var( " \n " ) QDTBWM%  
) B d^"=+c4  
); T1` |~Z?g-  
65oWD-  
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: ^9_U Uzf\  
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 |+:h|UIUQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jSOS}!=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4D$;KokZ  
R7s|`\  
x lsqj`=  
template < typename Cond, typename Actor > xq %{}  
class do_while `^(jm  
  { FP#FB$eP  
Cond cd; TZ;p0^(  
Actor act; l;"Ab?P\  
public : iB1i/l  
template < typename T > n;8'`s  
  struct result_1 wQ+dJ3b$  
  { RA],lNs  
  typedef int result_type; h{}mBQl  
} ; *U=]@I}J  
o5Y2vmz?9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F_ 7H!F  
TFR( 4W  
template < typename T > y^Vw`-e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /%n`V  
  { -$<O\5cAQ  
  do `@`1pOb  
    { PzZZ>7_6S  
  act(t); wU`!B<,j  
  } cPn+<M#  
  while (cd(t)); 2.Yi( r  
  return   0 ; LS.r%:$mb  
} {13!vS%5  
} ; T~gW3J  
!asqr1/  
fT Y/4(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W9J1=  
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。 ~ eN8|SR  
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。 Wv K(G3  
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。 uD>z@J-v  
下面就是产生这个functor的类: MZ#T^Y  
zPZF|%|  
N dR ]  
template < typename Actor > h3Fo-]0  
class do_while_actor tSv0" L  
  { ^uaFg`S  
Actor act; L2-^! '  
public : ~!+h?[miV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `1p 8C%  
eZF'Ck y  
template < typename Cond > P#G.lft"O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B} *V%}:)  
} ; @R:#"  
<fM>Yi5  
aIvBY78o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c<qe[iyt/  
最后,是那个do_ D6=HYqdj  
qj?2%mK`  
gM_:l  
class do_while_invoker zS% m_,t  
  { ^o%_W0_r  
public :  t.3 \/  
template < typename Actor > jmW^`%;7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ` *9EKj  
  { )|T`17-  
  return do_while_actor < Actor > (act); {'(ej5,6  
} :Kay$r0+  
} do_; ec?1c&E  
|(%AM*n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A c:\c7M;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >6K4b/.5w  
最后来说说怎么处理break和continue </w 7W3F  
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。 7x+=7,BZd  
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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