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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]c,l5u}A$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w=$'Lt!  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, k) 3s?  
cl2ze  
>DS}#'N4l  
HYFN?~G  
  class filler M)tv;!eQ  
  { 0w+5'lOg  
public : &$Ci}{{n#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .hgH9$\  
} ; jRwa0Px(  
e9}8RHy1$  
"$Y(NFb  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: K /8qB~J*  
i)8gCDc  
[^Q&suy  
,-!2 5G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1zR/HT  
n8Q* _?Z/  
p&m ^IWD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?}v}U^  
M.t@@wq  
*H?t;,\  
lf;~5/%wMG  
二. 战前分析 p^Agh  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 k|l5"&K~.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 tz3]le|ml  
!2wETs?  
wyNC|P;j$g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +{'lZa  
  /* --------------------------------------------- */ #[Z<=i~C  
vector < int *> vp( 10 ); a\>+=mua  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d~3GV(M  
/* --------------------------------------------- */ i5Eeg`NMl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T4vogoy  
/* --------------------------------------------- */ 8KZ$ F>T]>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H a90  
  /* --------------------------------------------- */ C1n? ?Y[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j_(?=7Y3g  
/* --------------------------------------------- */ g&q^.7c}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q$3HvZP  
>Sh0dFqeT  
f>p; siR)  
"Jf4N  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2$iw/ r  
1._1, _2是什么? _dJp 3D  
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。 8u/3?Kc  
2._1 = 1是在做什么? j-j'phK  
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。 *>G ^!e.u  
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。 f(^33k  
bJANZn|H  
bGhhh/n  
三. 动工 $#F;xys  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +}&pVe\t  
5sG ]3z+1  
hT\p)w  
ZDW,7b% U  
template < typename T > @wg&6uQ  
class assignment G[ ,,L  
  { ="/R5fp  
T value; ^ b=5 6~[  
public : [^h/(a`  
assignment( const T & v) : value(v) {} -Mr{+pf  
template < typename T2 > b(g_.1[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /,=Wy"0TJ  
} ; `MN&(!&C*  
Pw0{.W~r  
.WxFm@]/\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Iz 1*4@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "(9=h@@Y"  
u?F7 L8q]  
;JMOsn}8  
@hE7r-}]  
  class holder 40`9t Xn  
  { F! |TW6)gv  
public : dY/|/eOt<K  
template < typename T > 46QYXmNQ}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %:yHMEG]'  
  { J R 8 Z6  
  return assignment < T > (t); gEcnn .(S  
} .Y=Z!Q  
} ; 7vB9K_wCI  
^(E"3 c  
yt]Oj*nn0K  
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: S jC)6mo  
Gnuo-8lb  
  static holder _1; iKR8^sj7S  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?yK%]1O  
hlABu)B'1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 75QXkJu  
而不用手动写一个函数对象。 3G:NZ)p  
V1UUAvN7s  
*!wO:< -  
b |o`Q7Hj  
四. 问题分析 C[Y%=\6'0  
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。 3Vb=6-|  
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。 EU?&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $?CBX27AV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b a1$kU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /e j/&x15  
4EaS g#  
五. 问题1:一致性 R &1mo  
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?| O?4vC5x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 hPEp0("  
Sm*Jysy`  
struct holder =:v><  
  { N4Fy8qU;  
  // c"QkE*  
  template < typename T > 3& fIO  
T &   operator ()( const T & r) const +*r**(-Dm  
  { oZ\qT0*eb  
  return (T & )r; T?p`Y| gl  
} iA^+/Lt  
} ; g~$GE},,  
GWA!Ab'<U  
这样的话assignment也必须相应改动: jmk*z(}#:  
>TY5ZRB  
template < typename Left, typename Right > I[cV"BDa  
class assignment 7/U<\(V!g  
  { #$vhC u<I  
Left l; %M0mwty]  
Right r; t}c}@i_c  
public : =|WV^0=S'%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fv7%TK{oe  
template < typename T2 > H-\ {w    
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -'p@ lk  
} ; +=B}R  
h^ecn-PC  
同时,holder的operator=也需要改动: Uf2v$Jl+Yh  
@7[.> I(  
template < typename T > dbq{a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const M_e$l`"G  
  { afP&+ 5t@O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); zcD_}t_K  
} rJc)< OZjT  
_{Q?VQvZ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 pJ*#aH[ySP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 S'-`\%@7  
1J{z}yPHc  
return l(rhs) = r; vX0I^ 8.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 D8D!16_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *_).UAP.  
\gI:`>- x  
template < typename Tp > iP? ASqo{  
class constant_t moJT8tb  
  { r)#"$Sm  
  const Tp t; :@@A  
public : .dKRIFo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l;Wy,?p  
template < typename T > =Z>V}`n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z/05 wB  
  { };|PFWs  
  return t; T;[c<gc/  
} /jn3'q_,  
} ; ?.Yw%{?TG  
i(f;'fb*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `)C`_g3Ew  
下面就可以修改holder的operator=了 xE-c9AH  
v.2Vg  
template < typename T > V&+$V q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yDyeP{  
  { :k )<1ua  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); d,rEEc Y  
} |o=\9:wV  
\;:@=9`  
同时也要修改assignment的operator() ,8o*!(uO2  
>eTgP._  
template < typename T2 > y" 6~9j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =O'%)Y&  
现在代码看起来就很一致了。 A{Htpm~  
r=H\4%P4  
六. 问题2:链式操作 qddT9U|8~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?M-8Fp3 +  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8(/f!~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 y3[)zv  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 W]}V<S$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct U8$dG)PhA  
`L*;58MA  
template < typename T > ApJf4D<V  
struct result_1 ~5!TV,>ls  
  { 3pv1L~ ZI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9egaN_K  
} ; 8U:dgXz  
rHBjR_L.2  
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: cA SHgm  
<$6'Mzf  
template < typename T > |j}F$*SE[  
struct   ref Y9L6W+=T  
  { [gdPHXs  
typedef T & reference; A^@<+?  
} ; Ry S{@=si  
template < typename T > "3oU (RA  
struct   ref < T &> UYrzsUjg&  
  { RZh)0S>J  
typedef T & reference; >@Vr'kg+V  
} ; DF|lUO]:  
;/q6^Nk3A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `srZ#F5  
;OJ0}\*iP8  
template < typename T > dTQvz9C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _:p_#3s$  
  { X@q1;J  
  return l(t) = r(t); =?Md&%j  
} l{o{=]x1  
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。 Byj~\QMD|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ",V5*1w  
Z|S7 " ,  
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 U?j>28  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: slfVQ809  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oz-I/g3go  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -%) !XB  
最后的布局是: $QBUnLOek&  
                Add l*H"]6cXRL  
              /   \ K61os&K  
            Divide   5  PuCA @qY  
            /   \ Z`c{LYP,y"  
          _1     3 XqH<)B ]  
似乎一切都解决了?不。 i4rF~'h@  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4yv31QG$  
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。 Y<fXuj|&  
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:  Bt3=/<.\  
 F]#fl%  
template < typename Right > >v,j;[(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const " <a|Q,!  
Right & rt) const !r0P\  
  { ]X|G+[Ujv  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ACltV"dB^  
} 53 05N!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *S_Iza #&x  
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。 z1s"C[W2T  
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。 0*x?  
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。 :K:gyVrC  
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。 Fsj[JE  
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? uI&M|u:nT  
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: mDf WR  
,m]q+7E  
template < class Action > hz<J8'U  
class picker : public Action hiHp@"l<  
  { _I4sy=tYXK  
public : [Cp{i<C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /Ql}jSKi  
  // all the operator overloaded a"aV&t  
} ; q8>Q,F`BA  
cyNLeg+O*  
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。 G].KJ5,y  
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: oD\+ 5[x  
_s8_i6 Y  
template < typename Right > T<)z2Bi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UI;{3Bn  
  { "QS7?=>*F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P7-3Vf_L  
} )zo ;r!eP  
cC.DBYV+-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }DaYO\:yK*  
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。 y9)",G!  
O]lfs >>x  
template < typename T >   struct picker_maker Z]BR Mx  
  { e_TDO   
typedef picker < constant_t < T >   > result; |e&Kg~~C  
} ; F}>`3//u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hgGcUpJy?  
  { Xk'.t|  
typedef picker < T > result; {IWb:p#I]  
} ; a0.XJR{T"  
pdSyx>rJ  
下面总的结构就有了: K<GCP2  
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。 6bba}P  
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。 l1WVt}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e{&gF1" [  
至此链式操作完美实现。 4NV1v&"  
YP l{5 =  
tO7{g  
七. 问题3 E<dN=#f6  
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。 9"S3AEI  
\`C3;}o:"P  
template < typename T1, typename T2 > u:ISwAp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / yCV-L2J  
  { ikQ2x]Sp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7|rT*-Ia  
} rtm28|0H'  
D$HxPfDZ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: YSbN=Rj  
zVu}7v()  
template < typename T1, typename T2 > bX,Z<BvbF  
struct result_2 5 *_#"  
  { <vs.Ucxx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T[~X~dqwn"  
} ; B_> Fd&  
lV8Mr6m  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? h.nzkp5  
这个差事就留给了holder自己。 R)/w   
    ?=/l@d  
M4| L  
template < int Order > *L=CJg  
class holder; r_G`#Z_5F  
template <> /1*\*<cs  
class holder < 1 > A Ho<E"R\  
  { SPBXI[[-  
public : R-ci?7dt3  
template < typename T > rlD@O~P4  
  struct result_1 Oaui@q  
  { EOL03N   
  typedef T & result; c}A^0,"z>  
} ; i> ;G4  
template < typename T1, typename T2 > gIeo7>u  
  struct result_2 _wIAr  
  { 3XIxuQwf  
  typedef T1 & result; HO"(eDW6z  
} ; J#\/znT  
template < typename T > Ks4TBi&J   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wjkN%lPfvj  
  { ][3 "xP  
  return (T & )r; ;k>{I8L~  
} q+<TD#xoL  
template < typename T1, typename T2 > .$Y[>9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /)~M cP3  
  { -szvO_UP  
  return (T1 & )r1; Z=#!FZ{  
} pcE.  
} ; d97wiE/i<  
YPN|qn(  
template <> qFay]V(O|  
class holder < 2 > # aC}\  
  { Ou/{PK}  
public : m#uutomi0  
template < typename T > ak R*|iK#b  
  struct result_1 fSj^/>  
  { cB|](gWS~  
  typedef T & result;  '{),gV.  
} ; JWLQ9U X  
template < typename T1, typename T2 > Q~jUZ-qN  
  struct result_2 b(wiJ&t  
  { L;Nm"[ `  
  typedef T2 & result; 8E D6C"6  
} ; (u *-(  
template < typename T > ~#wq sm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~GZ(Ou-&  
  { 5WEF^1  
  return (T & )r; 7uYJ _R  
} ZZ.GpB.  
template < typename T1, typename T2 > }_K7}] 1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X[R/j*K  
  { =V(I  
  return (T2 & )r2; t'^/}=c-  
} QHK$2xtq|  
} ; >xT8[  
<J\z6+,4E  
cO' \s  
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> >。 M5wj79'l"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >=wlS\:"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $P>ci4]t  
7Y:1ji0l  
return l(i, j) = r(i, j); :hZYh.y\l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OXI.>9  
Y7 = *-  
  return ( int & )i; 4\3Z$%2^LZ  
  return ( int & )j; 'RXh E  
最后执行i = j; JW (.,Ztm  
可见,参数被正确的选择了。 NeQ/#[~g  
K%.\@l2Cp  
Yz4Q!tL  
S-GcH  
I6~.sTl  
八. 中期总结 + Uq$'2CT  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: iCnKQG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y$shn]~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M#UW#+*g!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YRqIC -_  
# 2s$dI  
V^[o{'+  
O$+0 .  
b 'jZ4{+W  
#3leMZ6  
九. 简化 Y:XE4v/)@L  
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。 j@ lHgis  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f%;8]a9  
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: )[i0~o[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J4&d6[40  
  +-*/&|^等 _SY4Q s`d  
2. 返回引用。 1^jGSB.%A  
  =,各种复合赋值等 m r&nB  
3. 返回固定类型。 %We~k'2f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :Xq qhG  
4. 原样返回。 /_rEI,[k  
  operator, Dk[m)]w\  
5. 返回解引用的类型。 e0Zwhz,  
  operator*(单目) ErnjIx:  
6. 返回地址。 tJ;<=.n  
  operator&(单目) <b !nI N  
7. 下表访问返回类型。 -^yb[b,  
  operator[] L|A}A[P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 78T9"CS  
  operator<<和operator>> *:L-/Q)i  
]?tC+UKb  
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。 |*W_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: E{'{fo!#)  
~$cz`A  
template < typename Left > w/ &)mm{  
struct value_return Z\c^CN  
  { 8` ~M$5!  
template < typename T > <+o*"z\mI  
  struct result_1 O|wu;1pQ  
  { sxc^n aK0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MX*T.TG8  
} ; @9$u!ny0  
4S9hz  
template < typename T1, typename T2 > <d*;d3gm  
  struct result_2 4DLp +6zP  
  { ]\TYVv)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MawWgd*  
} ; %5[,U)X"  
} ; yZHh@W4v  
'J[ n}r  
cu |S|]g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PQ0l<]Y  
Jm#mC  
下面我们来剥离functor中的operator() 3)ZdT{ MY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dGc<{sQzB  
6Wn"h|S  
return l(t) op r(t) o)B`K."  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q:v9C ^7  
return op l(t) O,D/& 0  
return op l(t1, t2) s3Wjg  
return l(t) op :6T 8\W  
return l(t1, t2) op U??T>  
return l(t)[r(t)] RX"~m!26  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vG2&qjY1  
s.uw,x  
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: Y%GIKtP  
单目: return f(l(t), r(t)); s7 K](T4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yw!(]8PYdU  
双目: return f(l(t)); Zqp<8M2  
return f(l(t1, t2)); .[Hv/?L  
下面就是f的实现,以operator/为例 o6b\ w  
<H]1 6  
struct meta_divide f7du1k3  
  { mI4)+8SUu  
template < typename T1, typename T2 > { K,KIj"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (\qO~)[0  
  { v:xfGA nP  
  return t1 / t2; sM  _m  
} Jx-dWfe  
} ; A}h`%b  
4Y x\U  
这个工作可以让宏来做: bdBFDg  
G&DL)ePu]m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y]YUuJ9a  
template < typename T1, typename T2 > \ O9/7?"l"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s0/[mAY  
以后可以直接用 }$wWX}@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +jv&V%IL  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9|K3xH  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Z{p)rscX  
6~O9|s^38w  
wVMR&R<t  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 I}!Er V  
S +mM S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7wA.:$  
class unary_op : public Rettype sSdnH_;&  
  { Ug~ ]!L  
    Left l; (;(P3h  
public : 'U|Tye i?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gq`S`  
wusj;v4C4M  
template < typename T > *? <ygzX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aZBS!X  
      { LagHzCB  
      return FuncType::execute(l(t)); `(Eiu$h6V-  
    } #l<un<  
$T-Pl57  
    template < typename T1, typename T2 > jVxX! V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zk .V   
      { #@^mA{Dt5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dF#`_!4pbf  
    } Rg,]d u u?  
} ; y2=`NG=  
;+6TZqklQ  
"IE*MmsEz  
同样还可以申明一个binary_op 4 >2g&);B  
a|u&N:v7B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uNoP8U%*  
class binary_op : public Rettype SAUfA5|e  
  { L?:fyNA3[  
    Left l; FQp@/H^  
Right r; rV[/G#V>{  
public : \:[J-ySJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z c4l{+3  
@Fs2J_v  
template < typename T > `:&jbd4H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IJz=SV  
      { <+iL@'SgF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F9\T <  
    } &R7N^*He  
_${//`ia=  
    template < typename T1, typename T2 > 8:QnxrODP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hynX5,p;.  
      { G,]%dZH e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wAn}ic".b  
    } ZBX,4kxK7  
} ; h0v4!`PQ-  
&y~EEh|  
0w24lVR.  
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 6.|Q yk*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s2'] "wM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ait3KIJ9  
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。 `EjPy>kM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vi :IO  
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。。。 ,cg%t9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &1k2J   
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) iCK p"(kf  
下面是修改过的unary_op 2:>|zmh_  
hrt ]Qn&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > DQ a0S7I  
class unary_op y66V&#`,e0  
  { +d=cI  
Left l; k- ?:0  
  ?mjQN|D  
public : !VF.=\iH/  
:oH~{EQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y5XHJUTu  
y11/:|  
template < typename T > cR0RJ$[d  
  struct result_1 V7zF5=w  
  { MZ(TST"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; g[rxK n\Z  
} ; a:PS}_.  
GP %83T  
template < typename T1, typename T2 > MI|51&m  
  struct result_2 c !$ 8>  
  { 6AZJ,Q\E@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Su<Ggv"  
} ; ^lqcF.  
`ym@ U(;N  
template < typename T1, typename T2 > 1_Um6vS#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ caKzq  
  { O IF0X!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); k)W8%=R  
} ~RQ6DG^  
oKIry 8'^N  
template < typename T > f`5e0;zm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  +X i#y}%  
  { Md \yXp  
  return OpClass::execute(lt(t)); YfC1.8  
} G>?hojvi  
pV#~$e  
} ; [)}F4Jsz%  
wVvk{tS  
>EFjyhVE  
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 f>)k<-<yj  
好啦,现在才真正完美了。 Azx4+`!-  
现在在picker里面就可以这么添加了: s(Of EzsH=  
"5mdq-h(  
template < typename Right > $_-f}E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [>P@3t(/  
  { Y`S9mGR#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AZ)H/#be  
} >9{Gdq[gyr  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1F*gPhm  
y]5O45E0  
X>w(^L*>  
& ?mH[rG"  
|3f?1:"Z  
十. bind ?5e:w?&g@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <d,Qi.G4  
先来分析一下一段例子 75~>[JM  
kP9DCDO`[5  
`;-K/)/x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SwV{t}I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~6`HJ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w66iLQ\@  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 n7`R+4/s  
我们来写个简单的。 Bk&ry)`gD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 4 2aYM!  
对于函数对象类的版本: Jrd:6Z  
[psW+3{bG  
template < typename Func > x@3Ix, b'  
struct functor_trait 1.YDIB||  
  { DjK:)  
typedef typename Func::result_type result_type; M XsSF|-  
} ; b f.__3{  
对于无参数函数的版本: O,"4HZG  
ZI4[v>  
template < typename Ret > F$P8"q+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BtS#I[-p_  
  { [k-Q89  
typedef Ret result_type; e;9Z/);#s  
} ; ?s[ kUv+=  
对于单参数函数的版本: xMNUy B{?  
<U(wLG'XS  
template < typename Ret, typename V1 > P!@b:.$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Zq7Y('=`t@  
  { zKB$n.H  
typedef Ret result_type; zi l^^wT0J  
} ; oUrNz#U  
对于双参数函数的版本: WPT0=Hqp7  
v7x %V%K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y=+pz^/"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &5:83#*Oj  
  { YCr:nYm<f  
typedef Ret result_type; "J|{'k`  
} ; c:(Xk zj  
等等。。。 7M;7jI/C  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qKu/~0a/  
-?L~\WJAL  
template < typename Func > RV^ N4q4  
struct func_return yf3c- p  
  { /U\k<\1~m  
template < typename T > o9I=zAGjy  
  struct result_1 D@@J7  
  { aQzDOeTi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /dGpac  
} ; s6=jHrdvv  
o~<ith$A*  
template < typename T1, typename T2 > FI|jsO 3  
  struct result_2 4yy9m8/  
  { /G*]3=cSe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IZ?+c@t  
} ; +d/V^ <#  
} ;  S9\_ODv  
haNi [|  
tZ|0wPp  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3vdhoS|  
z)AZ:^!O  
template < typename Func, typename aPicker > j _]#Ew\q  
class binder_1 R*PR21g  
  { Z'hHXSXM  
Func fn; M/<>'%sj  
aPicker pk; 3Lg)237&j  
public : J  ZH~ {  
7 LotN6H  
template < typename T > ULT,>S6r  
  struct result_1 U+[ p>iP  
  { P]h-**O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yyZs[5Q  
} ; RX])#=Cs  
#!yW)RG  
template < typename T1, typename T2 > gXy'@ !  
  struct result_2  yxx9h3  
  { Q}zd!*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BQo$c~  
} ; .:wo ARW!  
0(o{V:l%Z|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nNc>nB1  
Ea<kc[Q  
template < typename T > {e]ktj#+{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z%m\/wr  
  { q+ZN$4m  
  return fn(pk(t)); |#i|BVnoE  
} jA' 7@/F/  
template < typename T1, typename T2 > W ])Lc3X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u%24% Q  
  { cLm|^j/  
  return fn(pk(t1, t2)); `fM]3]x>  
} =zsA@UM0  
} ; \2#j1/d4  
e8,!x9%J  
2~B9 (|  
一目了然不是么? A7enC,Ey  
最后实现bind 5fDp"-  
-Cc2|~n  
{b,#l]v  
template < typename Func, typename aPicker > (dnaT-M3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +@mgb4_  
  { W*WSjuFr2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &6O0h0Vy  
} iF^    
:pw6#yi8`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H[J5A2b  
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。 d>gN3}tT  
*-,jIaL;  
十一. phoenix _xu_W;nh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u5I#5  
\J-}Dp\0b  
for_each(v.begin(), v.end(), ZxoAf;U~  
( j`l'Mg  
do_ ;y]BXW&l&  
[ hOM#j  
  cout << _1 <<   " , " bFB.hkTP  
] <!a%GI  
.while_( -- _1), W8N__  
cout << var( " \n " ) Jq8:33s   
) A|<i7QVY  
); (_nU}<y_i  
qk_YFR?R  
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: Z_ (P^/  
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 i:n1Di1~E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w\%AR1,rs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xz*MFoE  
1qE*M7_:E>  
JLh{>_Rr  
template < typename Cond, typename Actor > _r?.%] \.  
class do_while "7}e~*bM?`  
  { tE"IE$$1  
Cond cd; #<81`%  
Actor act; Co^GsUJ  
public : (dHil#l  
template < typename T > q 1~3T;Il  
  struct result_1 !~-@p?kW/  
  { 7CSd}@71\  
  typedef int result_type; W;QU6z>  
} ; _qjkiKm?1F  
OY,iz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j% Wip j;c  
IP+.L]S  
template < typename T > k[8{N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [KNA5(Y0  
  { VL/KC-6  
  do n|) JhXQ  
    { nrJW.F]S8[  
  act(t); ANlzF& K  
  } 3u&)6C?YM  
  while (cd(t)); _&K>fy3t&  
  return   0 ; [=& tN)_  
} ;C~:C^Q\H  
} ; uTRFeO>  
%^}|HG*i??  
I2e@_[ 1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k'PNfx\K  
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。 rk< 3QXv  
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。 f#| wb~  
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。 DUWSY?^c  
下面就是产生这个functor的类: e)2w&2i`(F  
D |9ItxYu  
Mo0pN\A}h  
template < typename Actor > ]Aa.=  
class do_while_actor \) vI-  
  { }J(o!2.  
Actor act; G&dz<f  
public : 1wt(pkNk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TA>28/U#  
D0 ,t,,L  
template < typename Cond > 1LonYAHF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; epQdj=h  
} ;  9t_N 9@  
E2yL9]K2  
Y<[jUe`O;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +~!\;71:f  
最后,是那个do_ 97MbyEE8J  
4=7h1qex  
faPgp  
class do_while_invoker K&UTs$_cI  
  { r>;6>ZMe  
public : kC=h[<'  
template < typename Actor > /6nj 4.xxc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )~=g}&  
  { *k<{nj@y  
  return do_while_actor < Actor > (act); hVd PO  
} ]2@g 5H}M  
} do_; [ @`Ki  
ZFa<{J<2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vz}_^8O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l_0/g^(  
最后来说说怎么处理break和continue 6;%Ajx  
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。 H3Sfz'  
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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