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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x,-S1[#X;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u !.DnKu  
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, /.2u.G  
;&7,7 3!  
#ZF>WoC@e?  
4[(? L{  
  class filler mLULd}g/o  
  { l<n5gfJ  
public : NJ>,'s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Rj&qh`  
} ; -+ko}He  
Dx0O'uwR  
a.CF9m5]c  
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(&kXMaB  
2J&XNV^tJ  
dWjx"7^  
])S$x{.g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "]w!`^'_  
(>mi!:  
>KKeV(Ur  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 db^aL8  
u8^Y,LN  
 2aFT<T0  
~JAjr(G#o  
二. 战前分析 Pu-p7:99;'  
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。 x'zihDOI  
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 xl3zy~;M  
keaj3#O  
8H7O/n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _HLC>pH~#  
  /* --------------------------------------------- */ _/ct=  
vector < int *> vp( 10 ); "bPCOJ[v9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q:pzL "bT  
/* --------------------------------------------- */ rAM *\=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }'DC Q  
/* --------------------------------------------- */ =w?M_[&K)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %V31B\]Nz7  
  /* --------------------------------------------- */ W"dU1]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6zv;lx0<D&  
/* --------------------------------------------- */ TF%3uH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {=s:P|ah  
% Oz$_Xe  
Q!YF!WoBX  
H_Iim[v#  
看了之后,我们可以思考一些问题: I/Sv"X6E  
1._1, _2是什么? gxI&f  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .N/GfR`0/<  
2._1 = 1是在做什么? c6t2Q6zV  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 m5)EQE}gPp  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *wV iH  
@+iC/  
stX'yya  
三. 动工 K*HCFqr U"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C/CN '  
 dhZ Zb  
:G^"e  
'G<}U343=8  
template < typename T > ;&If9O 1  
class assignment 3b+7^0frY#  
  { 2dXU0095  
T value; %I_&Ehu  
public : 5LO4P>fq  
assignment( const T & v) : value(v) {} +d@v AxP  
template < typename T2 > hN& yc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &1*4%N@'  
} ; 'uPxEu4 >4  
P\,F1N_?r  
+xn&K"]:3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EW ~*@H  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W"W@WG9X0  
4Sg<r,G  
A,3@j@bdy  
J'|=*#  
  class holder ARmu{cL  
  { kSLSxfR  
public : nsZDZ/jx  
template < typename T > 5OPS&:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const & 6`  
  { UN,<6D3\b  
  return assignment < T > (t); -$AjD?;   
} "CIpo/ebL  
} ; oN.Mra]D  
h{Oz*Bq  
}W- K  
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: 4aj[5fhb-  
X4Pm)N `  
  static holder _1; zd?bHcW/h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9QX&7cs&[  
F?}m8ZRv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Hi9 G^Q  
而不用手动写一个函数对象。 zi?qK?m  
;e&hM\p  
1gF*Mf_7  
F@>w&A ~K  
四. 问题分析 ],BJ}~v,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。 ZrmnQ  
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。 >g5T;NgH9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $-C6pZN(X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bl(BA}<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OU0xZ=G  
PiIp<fJd$  
五. 问题1:一致性 Da9*/  
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?| t:?<0yfp&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 RM?_15m  
|u?k-,uI9  
struct holder sW>P-  
  { 1G e)p4  
  // "cnG/{($*  
  template < typename T > -L^0-g  
T &   operator ()( const T & r) const "wc`fg"3  
  { *X-~TC0 [  
  return (T & )r; Sa?~t3*H  
} TE*>a5C|  
} ; 9*G L@_c  
zJB+C=]D7H  
这样的话assignment也必须相应改动: J@u!S~&r  
[#H8=  
template < typename Left, typename Right > =$:4v`W0(  
class assignment pAPQi|CN  
  { [*mCa:^  
Left l; sT;=7 L<TA  
Right r; S2{ ?W  
public : ^>P@5gcoE(  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ie$fMBIq  
template < typename T2 > &gKP6ANx2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1*c0\:BQ;z  
} ; x~3>1Wr#M  
ey9fbS ^I  
同时,holder的operator=也需要改动: e>)}_b  
OTy 4"%  
template < typename T > zm_hLk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d~Z:$&r  
  { ~gzpX,{ n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Poylq] F  
} ]0/~6f  
f|[5&,2<  
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。 r*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 aaqjE  
;4O;74`Zh  
return l(rhs) = r; h} b^o*  
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。 K{[Fa,]'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^*owD;]4_  
LeRh (a`=$  
template < typename Tp > v#AO\zYKd  
class constant_t 'amex  
  { \`<s@U  
  const Tp t; &55uT;7] a  
public : TTw~.x,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [/2@=Uh-  
template < typename T > 1{uDHB  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,y{fqa4  
  { Nr*ibtz|D  
  return t; A$Jn3Xd~!  
} C*6bR? I9  
} ; KG./<"c  
|RbUmuj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \FaB!7*~  
下面就可以修改holder的operator=了 X|QX1dl  
oq m{<g?2  
template < typename T > a!6OE"?QQ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y O9pEO|W  
  { *^$N $t/2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I^C ]6D{  
} W} +6L|  
0aq-drl5\  
同时也要修改assignment的operator() g5TLX &Bd  
5;KT-(q~  
template < typename T2 > B2+_F"<;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p44uozbK  
现在代码看起来就很一致了。 ,C12SM*@  
oz5lt4  
六. 问题2:链式操作 *~aI>7H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :ftyNaq'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [>QsMUvak  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 fVe-esAw  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9$w)_RX9W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]KII?{ <k  
&T4Cn@  
template < typename T > 7Bb@9M?i  
struct result_1 %Zi,nHg8  
  { Q?'W >^*J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6b 5{  
} ; | r*1.V(  
o~z.7q  
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: ;]ZHD$g  
zqEZ+|c=  
template < typename T > ZCq\Zk1O&  
struct   ref Q0cf]  
  { D2mAyU -  
typedef T & reference; gA8 u E  
} ; ,PtR^" Mf4  
template < typename T > d=Ihl30m  
struct   ref < T &> p{_ O*bo  
  { 2FtEt+A+'  
typedef T & reference; +hYmL Sq  
} ; t5[JN:an  
]5MR p7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lIT2 AFX+  
}LVE^6zyk  
template < typename T > nFOG=>c}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aQ3vG08L>  
  { G5@@m-  
  return l(t) = r(t); *^m.V=  
} YmF(o  
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。 V'#u_`x"D)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'Z%aBCM  
G&B}jj  
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 {;gWn' aq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: E<_6O Cz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `o-<,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 w9}IM149  
最后的布局是: X=}0+W  
                Add Z%d4V<fn  
              /   \ ) x $Vy=  
            Divide   5 U*l>8  
            /   \ ?-p aM5Q+  
          _1     3 <GlV!y  
似乎一切都解决了?不。 7E t(p'  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 BNUf0;  
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。  D -EM  
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: I!@` _Q9N  
ago t (  
template < typename Right > M& L0n%,y5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rx) Q]  
Right & rt) const ;Q 6e&Ips/  
  { ?XrTZ{5'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'GT`% ck  
} `{;&Qcg6m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b .@dUuKz-  
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。 p{GDW_  
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。 .;Yei6H  
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。 S'fq/`2g6  
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。 {[#  
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? |bUmkw  
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: u>@G:kt8  
dg<fUQ  
template < class Action > xrd ^vE  
class picker : public Action =,9'O/br  
  { 9a,CiH%@  
public : l0)6[yXK  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M6n.uho/  
  // all the operator overloaded )f|6=x4  
} ; ;pYk+r6Cr  
oZw#Nd   
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。 cFo-NI2  
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: }x-8@9S~z  
;B@l0)7(x  
template < typename Right > =2 5 "q Jr  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j'cS_R  
  { w?"l4.E%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b?,y%D) '  
} ppS`zqq $  
nIT=/{oyi  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "Y6mM_flq  
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。 qlP=Y .H  
~CscctD{;  
template < typename T >   struct picker_maker %kT:"j(xW  
  { pDT6>2t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N\$6R-L  
} ; 1:8: yFV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > it@s(1EO#  
  { pe-d7Ou P  
typedef picker < T > result; ?*0kQo'  
} ; TUt)]"h<  
Bc@e;k@i  
下面总的结构就有了: I._=q  
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。 0v?,:]A0E  
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。 .N2Yxty8>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cE[lB08  
至此链式操作完美实现。 |SmN.*&(9  
OZD/t(4?6s  
bB["Qd}Q  
七. 问题3 `y(3:##p  
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。 ]SI`fja/  
D3OV.G]`  
template < typename T1, typename T2 > iGIaZ!j aW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s.U p<Rw  
  { ?5D7n"jY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K;~dZ  
} *4bV8T>0Z  
Wil +"[Ge  
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: hI yfF  
,yoT3_%P  
template < typename T1, typename T2 > R;%iu0  
struct result_2 e)M1$  
  { sQkP@Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B4?P"|  
} ; z{ 8!3>:E  
nz(OHh!}u  
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? JQb]mU%?  
这个差事就留给了holder自己。 31}6dg8?n  
    5R4 dN=L*1  
AQ&;y&+QR  
template < int Order > $_ y"P  
class holder; U*Q$:%72vO  
template <> n1QO/1} :  
class holder < 1 > h(9K7  
  { \<5xf<{  
public : ReY K5J=O  
template < typename T > }\@*A1*X2  
  struct result_1 ,T]okN5uI  
  { QAR<.zXvP  
  typedef T & result; TCVJ[LbJ  
} ; :KQ<rLd  
template < typename T1, typename T2 > N;htKcZ  
  struct result_2 h:|aQJG5  
  { Mqq7;w@(J  
  typedef T1 & result; lHx$F ?  
} ; *ce h ]v  
template < typename T > \t}!Dr+yN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X0m\   
  { j,~h:MT  
  return (T & )r; }{[F+|\>,e  
} g;-CAd5  
template < typename T1, typename T2 > Z@1rs#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rn(T Z}  
  { NEX\+dtE~0  
  return (T1 & )r1; N(D_*% 96  
} O:1YG$uKa  
} ; smSUo /  
Pd>hd0!.%  
template <> BsxQW`>^y  
class holder < 2 > :}Z+K*%o-  
  { R#oXQaBJ  
public : f7mI\$CN  
template < typename T > vrH/Z.WD  
  struct result_1 GR/ p%Y(  
  { m#Rll[  
  typedef T & result; Z(Xu>ap  
} ; `/"TYR%  
template < typename T1, typename T2 > q")}vN  
  struct result_2 H1+G:TM  
  { 0nBAO  
  typedef T2 & result; SFTThM]8M1  
} ; A!SHt7ysJ  
template < typename T > i: 1V\q%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B+,Z 3*  
  { 8$S$*[-a  
  return (T & )r; !YCYmxw#  
} B|#"dhT  
template < typename T1, typename T2 > iGM-#{5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f~9ADb  
  { V*LpO 8=  
  return (T2 & )r2; PbCXcs  
} VDBP]LRF  
} ; s<tdn[d  
't2"CPZ  
|K7JU^"OQ  
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> >。 qpFFvZ W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Gw$U0HA[,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5) nm6sf  
VQ2)qJ#l  
return l(i, j) = r(i, j); Jk 0 ;<2j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "2$C_aE  
mK fT4t  
  return ( int & )i; yS %J$o&  
  return ( int & )j;  5'Y @c  
最后执行i = j; ["kk.*&  
可见,参数被正确的选择了。 C&D!TR!K  
9H`Q |7g(5  
%TP0i#J  
]W]o6uo7  
9Y3_.qa(.  
八. 中期总结 LY-fp+  
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: vg5i+ry<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "l"zbW WOH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /z.Y<xOc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~K5eO-  
5(]=?$$*t  
|L 11?{ K  
(Z fY/  
BRLrD/8Le  
!uLz%~F  
九. 简化 9@9(zUS|  
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。 ?Id3#+-O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b3N1SC:Wn  
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: qcSlqWDk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `q@5d&d`j  
  +-*/&|^等 <b.?G  
2. 返回引用。 /zJDQ'k0  
  =,各种复合赋值等 *](maF~%C  
3. 返回固定类型。 q$L=G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [H<![Z1*r  
4. 原样返回。 ^K. d|z  
  operator, Xn@\p5<  
5. 返回解引用的类型。 FrT.<3  
  operator*(单目) ce7$r*@!  
6. 返回地址。 jM]B\cvN  
  operator&(单目) E%8Op{zv_  
7. 下表访问返回类型。 pBl'SQccp  
  operator[] W}{RJWr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T;!: A  
  operator<<和operator>> Xo[j*<=0  
R!{^qHb  
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。 OCHjQc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m.!n|_}]  
`s1>7XWf  
template < typename Left > u-qwG/$E  
struct value_return oHh~!#u  
  { {;mT.[  
template < typename T >  ja!K2^  
  struct result_1 h.T]J9;9  
  { m-T@Og  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E&>3{uZI  
} ; 8k~$_AT>u  
p6S{OUiG  
template < typename T1, typename T2 > n1!hfu7@s  
  struct result_2 3QSA|  
  { ]]Bq te  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *~Y$8!ad  
} ; 2:[ -  
} ; k|uW~ I)  
B8Vhl:p  
=bKz$ _W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait y-#{v.|L  
X%X`o%AqC  
下面我们来剥离functor中的operator() Cj/J&PDQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |NMf'$  
FT'2 J  
return l(t) op r(t) r,cz yE/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  {^8->V  
return op l(t) t@(:S6d  
return op l(t1, t2) yV.E+~y  
return l(t) op S[zETRSG  
return l(t1, t2) op qQN|\u+co  
return l(t)[r(t)] EN2H[i+,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U3 t$h  
Nh^ lC  
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: !=)b2}e/>  
单目: return f(l(t), r(t)); [LF<aR5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ot<vn34mt:  
双目: return f(l(t)); OK] _.v}  
return f(l(t1, t2)); D`9a"o  
下面就是f的实现,以operator/为例 M7`iAa.}  
HuI?kLfj\  
struct meta_divide x*#9\*@EI  
  { H@uDP  
template < typename T1, typename T2 > $-w&<U$E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) < C1Jim  
  { Mn<#rBE B  
  return t1 / t2; b'O>qQ  
} .P:mY C  
} ; fbrCl!%P  
5>x?2rp  
这个工作可以让宏来做: WU +OS(  
h_y;NB(w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }7HR<%< 7  
template < typename T1, typename T2 > \ 4:0y\M5u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]jRaR~[UN  
以后可以直接用 rtn.^HF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (#K u`  
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 M5Q7izM  
(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。。。) PRi1 `% d  
$6DA<v^=z  
(:r80:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 D.ERt)l>  
|aX1PC)o_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1m4Xl%KS>  
class unary_op : public Rettype yt[vd8O'c  
  { W[SZZV_(tu  
    Left l; 7 (kC|q\4M  
public : Yc3Rq4I'G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :~wU/dEEiz  
X:kr$  
template < typename T > w#!b #TNc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n\w2e_g;N  
      { F tw ;T|  
      return FuncType::execute(l(t)); AD>X'J u8  
    } 4S1\5C9  
dxi5p!^^9  
    template < typename T1, typename T2 > [ BZA1,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GyQ9we~  
      { |w+N(wcJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); =-%10lOI  
    } '`sZo1x%f  
} ; fWs@ZCt  
C3:CuoE X  
3R& FzLs  
同样还可以申明一个binary_op _ K Ix7  
:d=: >_[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HY2*5 #T  
class binary_op : public Rettype b <z)4  
  { bw8[L;~%_  
    Left l; #5X535'ze  
Right r; gGE&}EoLU  
public : f)19sjAJk  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <^da-b>C  
d;hv_h  
template < typename T > &w%--!T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \e9rXh%  
      { `e4gneQY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b6UpE`\z  
    } 0vZ49}mb)  
iHKX#*  
    template < typename T1, typename T2 > Xe2Zf  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O9ar|8y  
      { ib-H jJ8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L%HFsuIO-  
    } bbs'>D3  
} ; UvF5u(o  
IXv9mr?H}  
2rxz<ck(  
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 5tl( $j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5m2f\^U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) } 89-U  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 X/ lmj_v  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +~$pkxD"  
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。。。 s63!]LDr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2( U;{;\n*  
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) hgK 4;R  
下面是修改过的unary_op k~*%Z!V}C  
<q&4Y+b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y96HTQ32  
class unary_op Y94S!TbB  
  { _< KUa\  
Left l; $!$,cK Pl5  
  {fJCj152.  
public : @{"?fqo  
Bo$dIn2_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?I$-im  
S,x';"  
template < typename T > ]\y]8v5(  
  struct result_1 @`qB[<t8:<  
  { uUb`Fy9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Zs4NN 2~  
} ; x4K A8  
{1gT{2/~@  
template < typename T1, typename T2 > t.#ara{  
  struct result_2 ]h,iyWSs  
  { @nAl*#M*D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *M/ :W =,t  
} ; hr!'  
9Dbbk/j|  
template < typename T1, typename T2 > 3l"8_zLP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p|?FA@ 3  
  { m VFo2^%v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); BOWOH  
} !hFhw1  
q[GD K^-g  
template < typename T > s94 *uZ(C/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kD0bdE|  
  { o{hX?,4i  
  return OpClass::execute(lt(t)); SF`(`h0e  
} }m'n1tm;  
!*f$*,=^  
} ; QYi4A "$`  
t cO{CI  
I _gE`N  
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 Y2;2Exp^  
好啦,现在才真正完美了。 JHXkQz[Jb  
现在在picker里面就可以这么添加了: LM+d3|gSV  
$rlrR'[H  
template < typename Right > $ nHD,h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]jYFrOMy4S  
  { \h_q]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >,E^ R`y  
} #qh ,  
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。 yYaoA/0  
V$sY3,J7A%  
dt^h9I2O  
s*s~yH6  
L SP p  
十. bind (0B?OkQ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,2^4"gIl  
先来分析一下一段例子 ]8}51y8  
[:FiA?O]  
4l+!Z,b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l?=\9y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '3Lu_]I-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -(t7>s  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ZZ7qSyBs?  
我们来写个简单的。 *8WB($T}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w4vV#C4X  
对于函数对象类的版本: jx]P:]  
xC,x_:R`  
template < typename Func > }!AS?  
struct functor_trait X!p`|i  
  { % /"n(?$ W  
typedef typename Func::result_type result_type; 3f] ;y<Km  
} ; USEb} M`  
对于无参数函数的版本: qyv=ot0"~F  
Y.\x.Hg  
template < typename Ret > l2qvYNMw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EU%,tp   
  { ?9kC[4G  
typedef Ret result_type; F5Z,Jmi^M  
} ; pA6KiY&  
对于单参数函数的版本: eHuJFM  
l!F$V;R  
template < typename Ret, typename V1 > D&" D[|@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > + cfEyiub  
  { O\ZC$XF  
typedef Ret result_type; ('tXv"fT  
} ; e@Lxduq  
对于双参数函数的版本: c]PTU2BB8  
c3^!S0U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |oi+|r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }IyF |[  
  { .|Huz k+  
typedef Ret result_type;  X0VS a{  
} ; V4n~Z+k  
等等。。。 QQM:[1;RT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zj1~[$  (  
*M1GVhW(+  
template < typename Func > :&IHdf0+  
struct func_return qq/>E*~  
  { jk9f{Iu  
template < typename T > bj pruJ`=  
  struct result_1 Qt>K{ >9Cf  
  { |ia5Mr"t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )G/bP!^+(  
} ; #ibwD:{  
 ]n!V  
template < typename T1, typename T2 > r5}p .  
  struct result_2 S,c{LTL  
  { {821e&r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u?=mh`  
} ; sbW+vc  
} ; h>/teHy /  
9/k2 zXY  
jHFjd'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ew/MSl6}  
GV0\+A"vD  
template < typename Func, typename aPicker > Kh]es,$D  
class binder_1 I-]G{  
  { 74Jx\(d  
Func fn; . g#}2:3  
aPicker pk; ~H}Z;n]H  
public : Kxsd@^E  
aTvyz r1  
template < typename T > q"VmuQ  
  struct result_1 suN6(p(.  
  { G\sx'#Whc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ynsYU(  
} ; Z",0 $Gxu  
+^AdD8U  
template < typename T1, typename T2 > LIDi0jbrq  
  struct result_2 f(Xin3#'  
  { )I%M]K]F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $DDO9  
} ; 6s@!Yn|?  
o,i_py  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1uo- ?k  
4e#g{,  
template < typename T > =oSD)z1c?x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Wl`hF  
  { [vu;B4^"  
  return fn(pk(t)); %DttkrhL  
} %w&+o.k/  
template < typename T1, typename T2 > [Q T ;~5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eEqcAUn  
  { ~BI`{/O=  
  return fn(pk(t1, t2)); #66i!}  
} "-:H$  
} ; nk!uO^  
PcsYy]Q/  
%s}{5Qcl/  
一目了然不是么? YMo8C(  
最后实现bind Ja1`S+  
FO>?>tK 0  
^2 dQVV.  
template < typename Func, typename aPicker > &DW !$b  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3uw3 [ SR1  
  { ~vYFQKrb  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W2<'b05  
} 1!zd#TX  
13@e mb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s58dHnj5+  
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。 -[*y{K@dh  
KEy8EB  
十一. phoenix blomB2vQ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )-I/ej^  
y:E$n!  
for_each(v.begin(), v.end(), P:Q&lnC  
( 7Ws88Qs)  
do_ BuvnY  
[ ByE@4+9  
  cout << _1 <<   " , " zZd.U\"2  
] "Pc}-&  
.while_( -- _1), (0@b4}Z  
cout << var( " \n " ) +L=Xc^  
) pa^_D~  
); &CQ28WG X  
%V1jM  
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: SWtqp(h]'  
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 jBEW("4R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |)d%3s\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qQf NT.  
]*MVC/R,  
 Mp js  
template < typename Cond, typename Actor > 83]m/Iz  
class do_while X   
  { w3VgGc~  
Cond cd; q`8 5-  
Actor act; ]>Dbta.2 7  
public : }T PyHq"  
template < typename T > ZJ+ad,?,  
  struct result_1 o; 6^:  
  { #" "T>+  
  typedef int result_type; #I MaN%  
} ; <l!:#u  
"J*>g(H53  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t>a D;|Y  
FbMtor  
template < typename T > ;,uATd|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YvuE:ia  
  { ukVBC"Ny  
  do ,o0Kevz  
    { 7K&Uu3m  
  act(t); -ON-0L  
  } .nNZ dta&=  
  while (cd(t)); KT 6 ppo  
  return   0 ; y$di_)&g  
} G{,DoCM5WL  
} ; E ?bqEW(  
j[mII5e7g  
Gj%q:[r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m<k6oev$  
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。 T.')XKP)1N  
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。 *"Iz)Xzc`  
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。 *_J{_7pwe  
下面就是产生这个functor的类: /ece}7M  
F&+qd`8J  
{98e_z w  
template < typename Actor > }CZw'fhVWO  
class do_while_actor 0WKS  
  { VpB)5>  
Actor act; 5`:d$rv  
public : MwQ4&z#wh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Dm}M8`|X  
<]DUJuF-M  
template < typename Cond > >!lpI5'Z&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NOkgG0Z  
} ; &%@O V:C  
%{3q=9ii  
_emW#*V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f)a0!U 44  
最后,是那个do_ @OFxnF`  
b5Q>e%i#  
3iX\):4  
class do_while_invoker YAeF*vP  
  { eV(9I v[  
public : ,LSiQmV5  
template < typename Actor > 4 83rU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,d*hhe  
  { j!%^6Io4  
  return do_while_actor < Actor > (act); `]@=Hx(  
} Z_S{$D  
} do_; f.66N9BHL,  
/Yg&:@L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I_->vC|>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \weg%a  
最后来说说怎么处理break和continue M;OMsRCVO  
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。 pz)>y&_o  
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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