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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )y{:Uc\4!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 45&Rl,2  
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, Hp@Q  
=}YX I  
!j}L-1*{ l  
y+KAL{AGK  
  class filler .y lvJ$  
  { [s{[ .0P]+  
public : s6'=4gM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d{"@<0i?  
} ; '_5|9 }  
RT${7=  
~/XDA:nfL:  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: XlnSh<e  
v]Aop<KLX  
lB.n5G  
RhC|x,E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `3`.usw  
7C R6ew~  
1jO%\uR/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?a)Fm8Y  
0Ua=&;/2  
*F!1xyg  
nxNHf3   
二. 战前分析 1}Y3|QxF  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %0 i)l|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ci/qm\JI<<  
D$@2H>.-  
D c;k)z=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \0vs93>?  
  /* --------------------------------------------- */ jAU&h@  
vector < int *> vp( 10 ); hRMya#%-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (4Nj3x o  
/* --------------------------------------------- */ IUNr<w<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); CD%Cb53  
/* --------------------------------------------- */ XMdCQ=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [A~ Hl  
  /* --------------------------------------------- */ dMCoN8W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bwj{5-FU  
/* --------------------------------------------- */ 0a bQY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t=9f:,I$  
jsx&h Y%(  
{&UA6 0~6  
57=d;Yg e  
看了之后,我们可以思考一些问题: K:GEC-  
1._1, _2是什么? WIuYSt)h  
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。  g[bu9i  
2._1 = 1是在做什么? ]^T-X/v9  
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。 `oH4"9&]k3  
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。 SN]g4}K-  
s;Gg  
)(_NFpM  
三. 动工 -e_o p'`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (m6V)y  
[cco/=c  
2pU'&8  
DR,7rT{$  
template < typename T > dfKGO$}V  
class assignment Ow.DBL)x'>  
  { r/HTkXs I  
T value; 5+;Mc[V3-  
public : IvlfX`("  
assignment( const T & v) : value(v) {} |:.Uw\z5'  
template < typename T2 > 5[4nFa}R:5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C ocw%Yl  
} ; VBw 5[  
t 7o4 aBl"  
ZO/u3&gU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e([>sAx!1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ([}08OW@  
9[;da  
zBu@a:E%H  
9t6c*|60#n  
  class holder 9x|`XAB  
  { YB<nz<;JR  
public : m C`*#[  
template < typename T > {u2Zl7]z^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )Jdku}Pf  
  { \$*CXjh3G  
  return assignment < T > (t); w;j<$<4=7  
} >TY;l3ew  
} ; _U-`/r o  
0y+^{@lU  
@!u{>!~0  
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: b9m`y*My  
GqR|hg  
  static holder _1; sZT~ 5c8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yNow hh  
Z"%.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); euVDrJ^  
而不用手动写一个函数对象。 2[HPU M2>  
nc\`y,>l8  
 WZY+c  
ENIg_s4  
四. 问题分析 d}':7Np  
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。 nq8XVT.m^\  
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。 ()bQmNqmO=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2#sFY/@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [DH4iG5  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $ P 5K   
, ?U)mYhI  
五. 问题1:一致性 NsP=l]  
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?| \Ta5c31S+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PJ0~ymE1~G  
]%HxzJ  
struct holder q,O_y<uw  
  { 4\u`M R  
  // yxHo0U  
  template < typename T > ,?erAI  
T &   operator ()( const T & r) const ?]$<Ufr  
  { Qn.dL@W  
  return (T & )r; &1yJrj9y  
} ^4+NPk  
} ; kN Ll|in@  
lZL+j6Q  
这样的话assignment也必须相应改动: 1W{oj  
" nCK%w=  
template < typename Left, typename Right > 5WJ ~%"O  
class assignment ndzADVP  
  { G)%V 3h  
Left l; Um{) ?1  
Right r; )9_W"'V  
public : xc 1d[dCdp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z@Zg3AVU  
template < typename T2 > q+9->D(6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BVNJas  
} ; bs?\ )R5/  
~`FRU/@r  
同时,holder的operator=也需要改动: 8wvHg_U6W  
{)lZfj}l  
template < typename T > 2HmK['(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ch]Qz[d  
  { V [g^R*b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j8p<HE51  
} k>mXh{ (  
=VzJ>!0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 j \jMN*dmV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |ymW0gh7o$  
r9WR1&T)  
return l(rhs) = r; Dg.~"h5mT  
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。  x _>1x#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Os'E7;:1h  
//BJaWq  
template < typename Tp > [|oG}'Xz  
class constant_t h~\k;ca  
  { Si]?4:E7=  
  const Tp t; 7*+CX  
public : (WC =om  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [mu8V+8@d4  
template < typename T > #$xtUCqX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const slPr^)  
  { ~6n|GxR.[  
  return t; 7HH@7vpJ^  
} E> GmFw  
} ; ?V8Fgd  
XXum2eA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4"kc(J`c  
下面就可以修改holder的operator=了 mc%. 8i  
nUpj+F#  
template < typename T > JI]Lz1i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9!n95  
  { Es7 c2YdU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !~9ASpqvPy  
} O=7S=Rm4&  
3WF]%P%  
同时也要修改assignment的operator() =Pw{1m|k  
1[O cZ CS  
template < typename T2 > DZ2gnRg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5X)QW5A  
现在代码看起来就很一致了。 ~ Ze!F"  
I F6$@Q  
六. 问题2:链式操作 8|)!E`TKSV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g $Y]{VM.J  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 d.~ns4bt9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 A?#i{R  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 xjbI1qCfe  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9 nc_$H{  
.:}<4;Qz94  
template < typename T > Yq00<kIDJ  
struct result_1 S1^/W-yoc~  
  { r+ 8Tp|%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Db|JR  
} ; ?wG  
i /[{xRXiR  
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: j[:70%X  
]rj~3du\  
template < typename T > RNw#s R  
struct   ref bT2c&VPCE  
  { {U_ ,y(V  
typedef T & reference; 7QTS@o-  
} ; 6AJ`)8HX  
template < typename T > GBb8 }lx  
struct   ref < T &> I\6C0x  
  { %/w-.?bX  
typedef T & reference; w:%NEa,Z  
} ; WuY#Kx~2  
U.SC,;N^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iu=Mq|t0  
J[6/dM  
template < typename T > drjNK!XL@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6O{QmB0KK  
  { >oJab R  
  return l(t) = r(t); c Q-#]  
} A'jL+dI.  
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。 Q" h]p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cI8\d 4/py  
u-iQ  
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 + >dC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -{OJM|W+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,0h{RZKw  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qbq2Bi'a  
最后的布局是: HLDv{G'7  
                Add \[{8E}_"^  
              /   \ ;} Lf  
            Divide   5 u3 LoP_|  
            /   \ }GURq#  
          _1     3 <Rw2F?S~)n  
似乎一切都解决了?不。 kYkA^Aq  
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。 b*h:e.q  
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。 o'$-  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .jP|b~  
P??P"^hU  
template < typename Right > Vbp@n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }|Q\@3&  
Right & rt) const =3'B$PY  
  { 1N$OXLu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SHPDbBS  
} d1g7:s9$0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (G+)v[f  
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。 :^?-bppYW  
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。 tE-bHu370  
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。 ]#shuZ##>0  
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。 \ky oA 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? 2<J2#}+ \  
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: $bMmyDw  
dRzeHuF92  
template < class Action > SbUac<  
class picker : public Action sqhIKw@  
  { ckFPx l.  
public : sSKD"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <bW~!lv  
  // all the operator overloaded aO inD  
} ; r\fkx>  
F7C+uG Ts  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4Hf'/%kW  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: XLiwE$:t%  
~5|R`%  
template < typename Right > l=P)$O|=w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VSUWX1k4%  
  { gAEB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w$&;s<0  
} .u&X:jOE  
=[aiW|Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A?n5;mvq#  
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。 bydI+pVMo  
Q1kM 4Up  
template < typename T >   struct picker_maker Qo3Enwap=  
  { t 4M-;y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a6 :hH@,  
} ; T-4dD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3jfAv@I~  
  { wU'+4N".  
typedef picker < T > result; J=kf KQV  
} ; ,\+N}F^  
Y<Ae_yLa  
下面总的结构就有了: mmjWLrhlu  
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。 ?vWF[ DRd'  
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。 _ j'm2BA O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "u sPzp5  
至此链式操作完美实现。 >f&L7@  
\uo{I~Qd  
(O!CH N!:  
七. 问题3 4!ZT_q  
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。 >@G"*le*)  
"tJ[M  
template < typename T1, typename T2 > <M5fk?n,|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6,1oLvU  
  { pfc"^Gi8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _XT;   
} 2Gj)fMK38  
_@)-#7  
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: ^u90N>Dvq  
k]-Q3 V  
template < typename T1, typename T2 > ;c|_z 9+  
struct result_2 ^XYK }J  
  { c*<BU6y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "ig)7X+Wz|  
} ; !%(kMN  
9RS viIi$  
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? EcytNYn  
这个差事就留给了holder自己。 I%Z=O=  
    t5 ^hZZ  
rR{KnM  
template < int Order > CO, {/  
class holder; gE*7[*2?t  
template <> zFYzus`>  
class holder < 1 > +o,f:Ih  
  { %)d7iT~M  
public : ' qT\I8%  
template < typename T > 9zx9t  
  struct result_1 p74Nd4U$s  
  { Hd-g|'^K  
  typedef T & result; 805oV(-  
} ; 4kV$JV.l  
template < typename T1, typename T2 >  (t@!0_5  
  struct result_2  N?,  
  { e`JWY9%  
  typedef T1 & result; [ gR,nJH.  
} ; hhU\$'0B-  
template < typename T > 5}5oj37x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 64"DT3:  
  { }=gD,]2x8  
  return (T & )r; C(>g4.-p8  
} 6N Ogi  
template < typename T1, typename T2 > /c!^(5K fT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &Wdi 5T8  
  { fX\y/C  
  return (T1 & )r1; qv:DpK  
} o7PS1qcya<  
} ; j}J=ZLr/V"  
_ q>|pt.W  
template <> ,j(E>g3  
class holder < 2 > ]w4?OK(j  
  { ^,f^YL;  
public : CZy3]O"qW  
template < typename T > g{>0Pa 1?C  
  struct result_1 .Tw:Y,G  
  { V`c,U7[/  
  typedef T & result; s`v$r,N0  
} ; y La E]  
template < typename T1, typename T2 > Be\@n xV[  
  struct result_2 Jko=E   
  {  Bw+ ?MdS  
  typedef T2 & result; <4zSh3  
} ; fceO|mSz_  
template < typename T > qf@P9M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vwa*'C  
  { j`Ek:  
  return (T & )r; ]|K6Z>V  
} &?xtmg<d  
template < typename T1, typename T2 > f4f)9n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f?16%Rk<  
  { (m2_Eh;  
  return (T2 & )r2; ?h| DeD!s  
} 2o1WXE %$  
} ; H_| re  
M*Q}^<E*  
$n47DW &  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 b53s@7/mq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :}#j-ZCC"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xDS]k]/(T  
Z@*!0~NH=4  
return l(i, j) = r(i, j); 7j#Ix$Ur  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bkpN`+c  
<{YzmN\Z  
  return ( int & )i; F$:UvW@e1  
  return ( int & )j; ;"RyHow  
最后执行i = j; V)u#=OS  
可见,参数被正确的选择了。 Oc.8d<  
'0o^T 7C  
t0/Ol'kgs  
*]Cyc<  
Rz&}e@stl  
八. 中期总结 ,Qo:]Mj  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: :v$)Z~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,iZKw8]f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d{B0a1P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bcxR7<T,"9  
,I]]52+?4  
tqpi{e  
0G Q8} r  
6g#E/{kQw  
zF? 6"  
九. 简化 ~RBa&Y=Mb  
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。 ]ab q$Y'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W+4Bx=Mj  
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: (Gapv9R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @LS%uqs  
  +-*/&|^等 J*6B~)Sp@  
2. 返回引用。 XgeUS;qtta  
  =,各种复合赋值等 7xWJw  
3. 返回固定类型。 `fG<iBD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :2wT)wz  
4. 原样返回。 x'6i9]+r  
  operator, ip*^eS^  
5. 返回解引用的类型。 4/ q BD  
  operator*(单目) +Oo-8f*  
6. 返回地址。 MhD=\Lpj\  
  operator&(单目) z 9WeOs  
7. 下表访问返回类型。 c]$$ap  
  operator[] J{XRltI+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I1K%n'D  
  operator<<和operator>> ^R(=4%8%"  
wM-H5\9n  
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。 ?zVE7;r4U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v5?ct?q  
P"@^BQ4  
template < typename Left > TXs&*\  
struct value_return WqCj;Tj|  
  { N_+D#Z.g  
template < typename T > CEzdH!nP  
  struct result_1 G_ ~qk/7mF  
  { ]'hel#L;l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mGmZ}H'{  
} ; n 1^h;2gz  
^ 6Yt2Bhs  
template < typename T1, typename T2 > f3.oc9G  
  struct result_2 I9#l2<DYlX  
  { t47;X}y f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \DD4=XGA  
} ; 43rV> W,  
} ; g~9b_PY9  
$d.Dk4.ed  
>-w# &T &K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait h^14/L=|  
qc3,/JO1  
下面我们来剥离functor中的operator() @ @(O##(7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T5:xia>8O  
7pnlS*E.  
return l(t) op r(t) @2_ E9{T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L(1} PZ  
return op l(t) Z,~@_;F  
return op l(t1, t2) M@*Y&(~  
return l(t) op z|(<Co8#.  
return l(t1, t2) op :vaVghN\  
return l(t)[r(t)] Wu8zK=Ve(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fZnq5rTk"  
0[7"Lhpd  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: XCXX(8To0=  
单目: return f(l(t), r(t)); "zqa:D26  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QWC C  
双目: return f(l(t)); A.$P1zwC  
return f(l(t1, t2)); }"kF<gG1  
下面就是f的实现,以operator/为例 D& &71X '  
q$K}Fm1C  
struct meta_divide qHd7C3  
  { taO(\FOm  
template < typename T1, typename T2 > 3RFU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [.C P,Ly  
  { 3&+nV1  
  return t1 / t2; #|=lU4Bf  
} g{2~G6%;0  
} ; hyhm{RC?[  
~Ra8(KocD  
这个工作可以让宏来做: :wUi&xw  
8 ~Pdr]5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D$TpT X\  
template < typename T1, typename T2 > \ O+=}x]q*y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z('t#J!b  
以后可以直接用 |~rKDc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {yd(n_PqY  
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 qc' ;<  
(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。。。) HTm`_}G9  
>8$Lqj^i  
4#ikdjB;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }` <D KO/  
)YwLj&e4tf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oP:R1<  
class unary_op : public Rettype QDb8W*&<  
  { ?_T[]I'  
    Left l; g+?2@L$L  
public : \,lIPA/L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;(K"w*  
,<s:* k  
template < typename T > aH_FBY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k_gl$`A  
      { 79h'sp6;  
      return FuncType::execute(l(t)); [N"=rY4G  
    } ph%t #R  
M.EL^;r  
    template < typename T1, typename T2 > nD!t*P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K@:t6  
      { ]xbMMax  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]A1'+!1$  
    } u4 ~.[3E*  
} ; kD)]\   
)Z\Zw~L  
/2tP d  
同样还可以申明一个binary_op %D% Ok7s})  
+NeoGnj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $)6M@S  
class binary_op : public Rettype Wo,93]  
  { 0;4 YU%u  
    Left l; Qx_N,1>S  
Right r; TnQW ~_:  
public : l701$>>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w")m]LV  
? Y luX  
template < typename T > 80Q%c(i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K=pG,[ChA  
      { N-45LS@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "}oo`+]Cq  
    } UoSc<h|  
8~|v:qk  
    template < typename T1, typename T2 > VAe[x `  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N0 mh gEA  
      { <KI>:@|Sc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :EH>&vm  
    } us.IdG  
} ; O.-A)S@  
kX)*:~*  
0+.<BOcW5  
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 Xc~BHEp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n_wF_K\h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7c6- o"A  
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。 )lJi7 ^,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o5m] Gqa  
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。。。 'Axe:8LA'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Zt9ld=T  
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) b7gN|Hw5 H  
下面是修改过的unary_op ]]y,FQ,r  
_ G2)=yj]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +HgyM0LFg  
class unary_op  w U1[/  
  { XK;Vu#E*^  
Left l; Mh{;1$j#  
  i 8%@4U/ J  
public : r >sXvzv  
su\`E&0V+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (.5Ft^3W  
<vb7X  
template < typename T > uWP0(6 %  
  struct result_1 aNwx~t]G  
  { UXw I?2L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @3~Wukc  
} ; 6^2='y~e  
46B'Ec  
template < typename T1, typename T2 > bXqTc2>=  
  struct result_2 tGSX TF}G  
  { *_H]?&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `\/\C[Gg  
} ; $FZcvo3@*S  
B$7Cjv  
template < typename T1, typename T2 > y k\/Cf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fzn !  
  { 0<^Q j.(9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Vo|[Z)MO`  
} ~ftR:F|9  
]3Jb$Q@  
template < typename T > 4ti,R'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U r8JG&,  
  { k?1e + \  
  return OpClass::execute(lt(t)); y'z9Ya  
} _94R8?\_V7  
w$ ""])o,  
} ; $4^h>x  
\XfLTv  
JbN,K  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^g.H JQ'vF  
好啦,现在才真正完美了。 [@]i_L[  
现在在picker里面就可以这么添加了: L=WKqRa>4  
HYZp= *eb  
template < typename Right > S>Gb Jt(]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d@tNlFfS  
  { GgE 38~A4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -MORd{GF  
} =)x+f/c]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 s{42_O?,c  
nB/`~_9  
?u0qYep:  
i@ 86Ez  
iP1yy5T  
十. bind =c%gV]>G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #RKd >ig%  
先来分析一下一段例子 Ds{DVdqA$c  
LCe6](Z  
57_AJT hR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Iv u'0vF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Wq?vAnLbk  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <oSx'_dc  
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。 _:Jma  
我们来写个简单的。 [fs.D /  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S%wd Xe  
对于函数对象类的版本: j%':M  
PO|gM8E1x?  
template < typename Func > cE?p~fq<  
struct functor_trait r[#*..Y  
  { tg9{(_ t/W  
typedef typename Func::result_type result_type; zQ(`pld  
} ; !wZIXpeL  
对于无参数函数的版本: Pjq()\/[Z  
UMHFq-  
template < typename Ret > b=SCyGxlZ5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > q 2;CvoF  
  { Zm+GH^f'  
typedef Ret result_type; 9S<V5$}  
} ; K?yMy,9%Yw  
对于单参数函数的版本: 7Jpq7;  
AE Abny q  
template < typename Ret, typename V1 > V@\u<LO0G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &y-z[GR[{  
  { D}N4*L1  
typedef Ret result_type; v|@EuN14<  
} ; F'@ 9kdp  
对于双参数函数的版本: j@4]0o  
?uW} XAi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O>9-iqP>`d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > v9Lf|FXo&  
  { F| P?|  
typedef Ret result_type; r&~]6 U  
} ; <)"2rxX&5  
等等。。。 &<cP{aBa  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d^0-|sx  
E#cu}zi  
template < typename Func > b{ tp qNm~  
struct func_return hI*6f3Vn(n  
  { 'u_j5  
template < typename T > 4~hP25q  
  struct result_1 ={jj'X9  
  { 5D mSgP:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cs4IO O$  
} ; pi/&WMZ<  
A[^k4 >  
template < typename T1, typename T2 > gm1RQ^n,@.  
  struct result_2 sXY{g0%  
  { o ?aF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eu//Q'W  
} ; *g4Uo{  
} ; ![eipOX  
HaRx(p0  
~RV9'v4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {5+ 39=(  
(R9"0WeF  
template < typename Func, typename aPicker > Rk{vz|  
class binder_1 >xXq:4l>}  
  { 9j5B(_J^  
Func fn; XMaw:Fgr  
aPicker pk; z$VVt ?K  
public : M" $g*j  
IU"8.(;o  
template < typename T > ly@%1  
  struct result_1 R?J8#JPXD  
  { {#&D=7LP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iL~(BnsF  
} ; yP34h*0B  
${97G#  
template < typename T1, typename T2 > _6L'}X$)N  
  struct result_2 ?DY6V;&F@f  
  { @scSW5+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?gjkgCbC#  
} ; >VG*La' c  
q } (f9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <d{>[R)  
ZR8y9mx2"  
template < typename T > ft!D2M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J?jxD/9Yb  
  { Iomx"y]9  
  return fn(pk(t)); oMNBK/X_  
} m`4N1egCt  
template < typename T1, typename T2 > GZmfE`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +hs:W'`%  
  { +KIBbXF7  
  return fn(pk(t1, t2)); Xod/GY G  
} Q{ { =  
} ; A^4#6],%v  
s1X?]A  
^xr & E  
一目了然不是么? C]3^:b+   
最后实现bind  p.,`3"C1  
xSq+>,b  
)H&ZHaO,_  
template < typename Func, typename aPicker > +Edq4QYwR  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G%CS1#  
  { +5%ncSJx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <B+ WM  
} 8boiJku`  
WGUd@lC~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HLqDI lL  
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。 lEw!H^O4  
|w>d]eA5  
十一. phoenix :2~2j-m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #6#%y~N  
2=| Ks]<P  
for_each(v.begin(), v.end(), Jb)xzUhES  
( FWLLbL5t  
do_ .AF\[IQ  
[ k~JTQh*,w  
  cout << _1 <<   " , " .8wF> 8  
] S=$ \S9  
.while_( -- _1), %)e&"mq!|  
cout << var( " \n " ) O`;o"\P<  
) Z[kVVE9b?  
); Krr51` hZH  
|}d+BD  
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: MQX9BJ%  
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 1WI^R lWd(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  3X9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G(1_P1  
`b_n\pf ]  
R-Y 7I  
template < typename Cond, typename Actor > l_ LH!Tu  
class do_while ZtpbKy!\$B  
  { "}0)~,{x B  
Cond cd; Ls&-8  
Actor act; NH'QMjL)  
public : _V3}F1?W  
template < typename T > 6)~7Uf:<v  
  struct result_1 Zy>y7O(,  
  { M2A_T.F=H  
  typedef int result_type; sDkO!P  
} ; c3O&sa V!  
G6X5`eLQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} i,l$1g-i  
Z{_YH7_  
template < typename T > (?P\;yDG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z/pxZ B ~"  
  { 0 R>!jw  
  do O#)YbaE  
    { ra1_XR}  
  act(t); = @ 1{LF;  
  } ?%b#FXA  
  while (cd(t)); +rKV*XX@  
  return   0 ; zOis}$GR  
} Z jXn,W]~  
} ; 35fj-J$8  
2>xEE  
Qgq VbJP"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |sAl k,8s  
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。 !@FzP@  
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。 QPB ^%8  
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。 V:lKF')  
下面就是产生这个functor的类: 3.Jk-:u %m  
nMBF/75  
X//=OpS`  
template < typename Actor > yY"n:&T(  
class do_while_actor -e_pw,5c '  
  { }?9A:&  
Actor act; ]5e|W Q>*X  
public : zTw<9Nf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .Z@iz5  
@ b} -<~  
template < typename Cond > gdg "g6b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  >Xxi2Vy  
} ; SjvSnb_3  
dfXBgsc6i  
:\%ZTBLL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (b7',:_U7  
最后,是那个do_ iz27yXHZ~  
ziv*4  
p,3}A( >  
class do_while_invoker 352RJC  
  { ;/!o0:m^I  
public : 3E!3kSh|  
template < typename Actor > pzT`.#N:M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const d}@n,3  
  { @CKMJ^#|  
  return do_while_actor < Actor > (act); q( %)^C  
} $,nidK!"  
} do_; HgTBON(  
zw0u|q;#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y,-! QFS#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 X:QRy9]  
最后来说说怎么处理break和continue Axla@  
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。 Y"TrF(C  
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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