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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3zF7V:XH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Dq 4}VkY  
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, J&1N8Wk)  
1RHH<c%2n  
2+cicBD  
lS*.?4zX  
  class filler GhA~PjZS  
  { O'U,|A  
public : ys6"Q[B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cty#@?"e  
} ; g]JI}O*5  
{\Y,UANZ  
B#n}y  
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: #wuE30d  
g~u!,Zc  
*X5LyO3-gP  
|q)Q <%VS'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A~SSu.L@  
Mn;CG'FA  
)PNk O3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 90D.G_45  
X]%4QIeS  
o;/F=Zp  
8GQs9  
二. 战前分析 U<byR!qLie  
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。 (7!(e  ,  
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 vG:,oB}  
v3#47F)  
rn*VL(Yd(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <WkLwP3^  
  /* --------------------------------------------- */ |<icx8hbr  
vector < int *> vp( 10 ); vtjG&0GSK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,kuOaaV7K  
/* --------------------------------------------- */ >g=:01z9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); sOenR6J<$  
/* --------------------------------------------- */ :PkSX*E[q  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T5G+^XDA  
  /* --------------------------------------------- */ m':m`,c!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -8e tH&  
/* --------------------------------------------- */ hV>Ey^Ty  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^E*C~;^S  
)A;<'{t #L  
f89<o#bm7h  
36UW oo  
看了之后,我们可以思考一些问题: Yb/^Qk59  
1._1, _2是什么? ^>uGbhBp  
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。 ^T>.04";x  
2._1 = 1是在做什么? w=2 X[V}  
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。 ]TN}` ]  
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。 Q&{5.}L  
{'C74s  
cn{l %6K  
三. 动工 JDlIf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `r LMMYD=  
e#{L ~3  
0C_Qp%Z  
V^5 t~)#46  
template < typename T > Cvy;O~)  
class assignment Id1[}B-T  
  { -2 ?fg   
T value; 2N#L'v@g=+  
public : T3Fh7S /  
assignment( const T & v) : value(v) {} :6{HFMf"  
template < typename T2 > ]B[Qdn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /2I("x]  
} ; EQ-~e   
7G2N&v>  
ZrBxEf$f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 % VZ\4+8S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >48Y-w  
><^@1z.J  
4 -W?u51"  
vkLG<Y  
  class holder UzXbaQQ2g  
  { >dY"B$A>  
public : y0^FTSQ|  
template < typename T > ~46ed3eGzi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Atw^C+"vW&  
  { "zc!QHpSd  
  return assignment < T > (t); Rwk|cqr  
} v-qS 'N 4  
} ; dRmTE  
yKJp37R  
 _>l,%n  
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: l71\II  
C:cu1Y9  
  static holder _1; =?hlgQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #'oKkrl  
NeP1 #  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7)#/I  
而不用手动写一个函数对象。 4B]a8  
Zup?nP2GkT  
- Zh+5;8g  
Qfi5fp=f  
四. 问题分析 lQjq6Fl2  
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。 . b"e`Bw_=  
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。 ~@bKQ>Xw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 j!/(9*\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Qzv_|U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )Ec;krb+  
s+11) ~  
五. 问题1:一致性 }, H,ky  
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?| ]]4E)j8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^C{a'  
~qF9*{~!  
struct holder f#jAjzmYL  
  { zb(u?U  
  // +TX]~k79Oq  
  template < typename T > 9S^-qQH3}  
T &   operator ()( const T & r) const OZ&aTm :  
  { KN=Orx7Gy  
  return (T & )r; }e$);A|  
} V RL6F2 >6  
} ; O<*iDd`(e  
(;h\)B!o  
这样的话assignment也必须相应改动: K!X8KPo  
o2L/8q.  
template < typename Left, typename Right > QX4I+x~oo\  
class assignment !p2&$s"N.  
  { wP i=+  
Left l; Jor?;qo3  
Right r; STMcMm3  
public : %lxo?s@GE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 01$SvL n:  
template < typename T2 > $H}Q"^rs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <tNx*ce5  
} ; jZGmTtx  
9}-,dgAB  
同时,holder的operator=也需要改动: T&%>/7I>  
-T>`PJpJuL  
template < typename T > Z.<B>MD8^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MX34qJ9k  
  { H>B:jJf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sXUM,h8$!+  
} f &H` h  
G7yxCU(I\  
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。 L2N/DB'{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TBpW/wz/  
r |(Lb'k  
return l(rhs) = r; -4;u|0_  
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。 ~(c<ioIf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "o1/gV  
& 3gni4@@  
template < typename Tp > vgV0a{u"  
class constant_t 3yQ(,k#  
  { $]9d((u4  
  const Tp t; I'!KWpYJT  
public : _%x|,vo`(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {5*5tCIt  
template < typename T > ;Wr$hDt^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5ZPl`[He  
  { )wC>Hq[mhW  
  return t; 3,GSBiK3}  
} 3k=q>~& @  
} ; X*b0qJ Z  
p|Ln;aYc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &EMm<(.]a  
下面就可以修改holder的operator=了 sU>*S$X8  
</eh^<_~  
template < typename T > Z?~7#F~Z`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C][`Dk\D{  
  { CyE.q^Wm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =(o$1v/k  
} (C!fIRY  
kAqk~.  
同时也要修改assignment的operator() K3jno+U&  
=I?p(MqW  
template < typename T2 > tqHXzmsjW  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } niFjsTA.Z  
现在代码看起来就很一致了。 0Y\u,\GrxW  
-n6C~Yx  
六. 问题2:链式操作 rh+OgKi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EV9m\'=j  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 d{0>R{uac  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 C'{Z?M>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 D%Wr/6X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &Z9b&P  
iVFn t!  
template < typename T > E*kS{2NAq  
struct result_1 ]xuq2MU,l  
  { @sVBG']p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1$c*/Tc:E  
} ; v^e[`]u(  
I%%$O' S  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: RvVnVcn^#  
@wpm;]  
template < typename T > cewQQ&  
struct   ref 3T_-_5[c  
  { Q (`IiV   
typedef T & reference; Na#2sb[)  
} ; HG Pbx$!  
template < typename T > f1JvP\I0Q  
struct   ref < T &> /({5x[  
  { !OiP<8 ,H  
typedef T & reference; FrB19  
} ; Rq;R{a  
 p.zU9rID  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &fW;;>  
-QRKDp  
template < typename T > #ujcT%1G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R(csJ4F  
  { B-o"Y'iXs  
  return l(t) = r(t); b+{,c@1rd  
} ;]p#PNQ0  
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。 2(UT;PSI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0\.y0 K8  
WC`<N4g|  
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  ;v.l<AOE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $?0<rvGJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z2-=fIr.h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @~zhAU!  
最后的布局是: }UX>O  
                Add JBuorc  
              /   \ 1,4kw~tA  
            Divide   5 ,"&vhgYU  
            /   \ ] Qj65]  
          _1     3 ~fr1O`8  
似乎一切都解决了?不。 jLZ+HYyG9  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 U,)+wZJ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Dtn|$g,  
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: +&JF|#FQ`  
puDy&T  
template < typename Right > rGx1>xd(k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (R.k.,z  
Right & rt) const r0_3`; H  
  { +-5CM0*&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bE0cW'6r  
} a}MOhM6T  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >/Slk {  
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。 7qu hp\  
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。 wN;o++6V  
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。 ?"J5~_U.  
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。 ^m?h .  
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? -Ndd6O[ a5  
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: ?9/%K45  
0^zu T  
template < class Action > VYvHpsI  
class picker : public Action *S*;rLH9c  
  { %]d^B |  
public :  8DyE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0YW<>Y`6  
  // all the operator overloaded .{~ygHQ`f  
} ; /SSl$  
Hz28L$  
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。 UtY< R  
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: Ktg6*L/  
)J5(M`  
template < typename Right > J/=b1{d"n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const v cqL  
  { Gh|q[s*k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'Ko T8g\b  
} 2#ypM9  
aZ- )w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zPZy#7/A  
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。 ?2QssfB  
J/WPffqD  
template < typename T >   struct picker_maker vA"yy"B+ V  
  { dfO84Z} 5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; iw<+rh*C  
} ; J$@3,=L6V  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iwrS>Sm  
  { L/#^&*'B  
typedef picker < T > result; A03,X;S+  
} ; n`;=^^B  
"m(HQ5e)*  
下面总的结构就有了: =[3I#s?V  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Lw1~$rZg  
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。 3/P2&m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0vf2wBK'T  
至此链式操作完美实现。 pv;}Sv$ ]-  
l. !5/\  
k oZqoP  
七. 问题3 Dtt[a  
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。 Qgf\gTF$r+  
K%Jy?7 U  
template < typename T1, typename T2 > L-",.U*;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D'c, z[  
  { szGp<xv_p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e\tcP  
} mi6<;N 2w|  
z'XFwk  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: t@.M;b8  
 NDm3kMa  
template < typename T1, typename T2 > j)]mN$Sa:  
struct result_2 r^q@rL>   
  { ]FL=E3U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ks7DoXCvE  
} ; {H=DeQ  
l0l2fwz(  
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? X70G@-w  
这个差事就留给了holder自己。 rK9X68)  
    IEmtt^C  
lt`#or"o  
template < int Order > BMgiXdv.B  
class holder; ~f;d3dJ]/  
template <> 58ev (f  
class holder < 1 > "O!J6  
  { ^dM,K p  
public : zkA"2dh  
template < typename T > ;n?H/(6X8>  
  struct result_1 "at*G>+  
  { %n SLe~b  
  typedef T & result; S{XV{o  
} ; LhUrVydL  
template < typename T1, typename T2 > @Q 8E)k@  
  struct result_2 ]Wa.k  
  { !/[/w39D0o  
  typedef T1 & result; Mnn\y Tblp  
} ; g!,>.  
template < typename T > A|Up >`QH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KD11<&4_x  
  { ` zeZ7:  
  return (T & )r; }YfM <  
} TGlIt<&  
template < typename T1, typename T2 > [yF>W$Bn%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ep>*]'  
  { 7`9J.L&,;  
  return (T1 & )r1; {R5Q{]dK3  
} w z}BH  
} ; .BuXg<`  
pdUrVmW"'  
template <> FZ)_WaqGf  
class holder < 2 > <DxUqCE  
  { 2^'|[*$k1@  
public : .v?Ir)  
template < typename T > JPltB8j?  
  struct result_1 HTA@en[5  
  { 7 ^>UUdk(  
  typedef T & result; z<YOA  
} ; fRS)YE@a:  
template < typename T1, typename T2 > IxNY%&* `  
  struct result_2 n}Pz:  
  { h&|q>M3  
  typedef T2 & result; qq9fZZb  
} ; @*`9!K%  
template < typename T > =87.6Ai  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -rb]<FrL^  
  { BG\g`NK}Z  
  return (T & )r; y9kydu#q  
} ?nZQTO7  
template < typename T1, typename T2 > I<PKwT/?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -HutEbkjx  
  { jODx&dVr  
  return (T2 & )r2; tXDO@YH3S  
} T1sb6CT  
} ; )4q0(O)d  
I CCmE#n  
E`]lr[  
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> >。 KV v0bE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: KjFNb;mM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2mg4*Ys  
U>PF#@ C/  
return l(i, j) = r(i, j); vs]#?3+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _1 TSt%L  
sq1Z;l31"  
  return ( int & )i; x=7hOI5u  
  return ( int & )j; >*rH Nf  
最后执行i = j; [ }-CXB  
可见,参数被正确的选择了。 oNH&VHjU  
!#s1'x{o  
BiI?eT +  
RKB--$ibj  
K89 AZxH  
八. 中期总结 i]oSVXx4WC  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: DG1C_hu i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 & c a-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ozv:$>v@"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vF,\{sgW  
g|L" |Q  
J}a 8N.S  
46^LPC"x  
"_dh6naZX  
OJ0Dw*K<  
九. 简化 KFd !wZ @e  
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。 7[aSP5e>T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k=L(C^VP  
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: :y#KR\T1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <7Igd6u  
  +-*/&|^等 agdiJ-lyQ  
2. 返回引用。 `uK_}Vy_  
  =,各种复合赋值等 X$z@ *3=  
3. 返回固定类型。 Byq4PX%B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Pt<lHfd  
4. 原样返回。 5R 6@A?vr  
  operator, ETQ.A< v  
5. 返回解引用的类型。 H3< `  
  operator*(单目) *p )1c_  
6. 返回地址。 bj)dYj f  
  operator&(单目) m E<n=g=  
7. 下表访问返回类型。 m<]b]FQ  
  operator[] 3e~X`K1Q<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 96M?tTa  
  operator<<和operator>> %heX06  
[;O 6)W  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Ji %6/zV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QI\&D)  
@k.j6LKbc  
template < typename Left > GMD>Ih.k:9  
struct value_return NKae~ 1b  
  { dfkmIO%9X  
template < typename T > -?)` OHc^  
  struct result_1 w s(9@  
  { @mM])V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; OFS` ?>  
} ; erG@8CG  
dno=C  
template < typename T1, typename T2 > mMLxT3Ci8  
  struct result_2 )./pS~  
  { JUBihw4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }M%U}k]+@  
} ; e> "/Uii  
} ; Ya$JX(aUe  
;Kb]v\C:  
l+$ e|F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $'M:H_T  
LeY!A#j  
下面我们来剥离functor中的operator() zD8q(]: A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: OW$? 6  
"f'pa&oHi  
return l(t) op r(t) bvM\Qzc!<3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N"d*pi#h  
return op l(t) 6fxf|R\  
return op l(t1, t2) 9r@T"$V#c  
return l(t) op P(N$U^pj  
return l(t1, t2) op F,B,D^WD  
return l(t)[r(t)] 'k2Z$+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /*B^@G|]'  
j\t"4=,n  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +/idq  
单目: return f(l(t), r(t)); mRI W9V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U?dd+2^};t  
双目: return f(l(t)); i,G )kt'H  
return f(l(t1, t2)); &W1{o&  
下面就是f的实现,以operator/为例 v&CKtk!3{  
|BysSJ  
struct meta_divide cB5|% @$I  
  { i Rwqt-WZ  
template < typename T1, typename T2 > u#tLY/KA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -#XNZy!//  
  {  imE5 $;  
  return t1 / t2; lH_S*FDa  
} r{~K8!=oU]  
} ; "WKE% f  
^s'ozCk 0  
这个工作可以让宏来做: 0q%=Vs~@g  
_J}vPm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ii%n:0+zm  
template < typename T1, typename T2 > \ v5i?4?-Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; E|f&SEnzK  
以后可以直接用 a8fLj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1zE_ SNx  
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 (0%0+vY  
(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。。。) ?&Y3Fr)%  
|qra.\  
VK9I#   
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 E|2klA^+*  
l\l\T<wa,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *GsrG*OM*D  
class unary_op : public Rettype XK:KWqW  
  { xe)< )y  
    Left l; wzAp`Zs2Dm  
public : 7S<Z&1(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7. y L>  
MmOGt!}9A  
template < typename T > !Xt=+aKN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 38P_wf~ \  
      { p-U'5<n  
      return FuncType::execute(l(t)); Xg#g`m%(M  
    } ^=)? a;V  
,wmPK;j  
    template < typename T1, typename T2 > `m5cU*@D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const htg+V-,  
      { LyA=(h6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?5m[Qc (<  
    } '{EBK  
} ; tR#uDE\wR  
o{\@7'G  
bA#E8dlC_  
同样还可以申明一个binary_op 1{+Ni{  
[.P~-6~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  /A|cO   
class binary_op : public Rettype 3"'|Ql.H  
  { ]3#_BL)M8p  
    Left l; U[~BW[[@f  
Right r; .ao'o,|vE  
public : 5v8&C2Jy@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ch ` Omq  
(mHFyEG  
template < typename T > -W>zON|l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lkp!S3,  
      { IsO'aFK)ln  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); AX8;x1t^.  
    } 1p,G8v+B  
|::kC3=  
    template < typename T1, typename T2 > (CY VSO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6m21Y8N  
      { lfR"22t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /B!"\0G/,  
    } \~nUk7.  
} ; nLkC-+$tM  
wP/rR D6  
VIbm%b$~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 F!{N4X>%T  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *n?6x!A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;3'}(_n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 u7`<m.\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #v-)Ie\F?  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0t 7yK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Jg k@ti.}Z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) yB}y'5  
下面是修改过的unary_op X4i$,$C  
-GP+e`d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > A"eT @  
class unary_op +XWXHt  
  { L.!:nu]rV  
Left l; c[ff|-<g  
  ZvNXfC3Ia  
public : oq]KOj[  
oTOe(5N8a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }W<]fK  
sr#, S(p  
template < typename T > &nPv%P,e  
  struct result_1 !0`ZK-nA6  
  { NLb/Bja  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D'O[0?N"g  
} ; z[qM2  
w _eu@R:u@  
template < typename T1, typename T2 > CNcH)2Mk  
  struct result_2 0e8)*2S  
  { & A9psc(,&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _F^|n}Qbj  
} ; 6@o_MtI  
Jb$PlOQ  
template < typename T1, typename T2 > 7Yj\*N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $Ry NM2YI  
  { /[nt=#+   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1aYO:ZPy  
} :'GTCo$3  
K r]!BI?z  
template < typename T >  =sG(l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 ;.{ O%bX  
  { wrsETB c  
  return OpClass::execute(lt(t)); \"Sqr(~_  
} 5 +(YcV("  
v-G(bw3  
} ; @u6#Tvxy[  
"hog A5=  
g;]2'Rj  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug aDza"Ln  
好啦,现在才真正完美了。 )Y?H f2']  
现在在picker里面就可以这么添加了: f<|8NQ2y.  
Ev0V\tl>0  
template < typename Right > "cJ5Fd:*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Vzbl* Zmx  
  { `p1`Sxz?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HdWghxz?)  
} LZ&CGV"Z-  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #3u8BLy$Q  
=K8`[iH  
Q1eiU Y6  
|7%$+g  
WHAEB1c#Q  
十. bind 7\{<AM?*  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <#|3z8N2  
先来分析一下一段例子 ]iLfe&f  
Iob o5B  
@gX@mT"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uc7np]Z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5W<BEcV\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zKV {JUpG  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =t)eT0  
我们来写个简单的。 =Z-.4\3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i-E&Y*\^9H  
对于函数对象类的版本: )J#@L*  
qd{|"(9B  
template < typename Func > y ImriCT  
struct functor_trait sMO3eNLn  
  { \UB<'~z6!  
typedef typename Func::result_type result_type;  XyhO d$)  
} ; B)^]V<l(w  
对于无参数函数的版本: $a5K  
U7x}p^B9\N  
template < typename Ret > H`@x5RjS   
struct functor_trait < Ret ( * )() > miN(a; Q2P  
  { hr6f}2  
typedef Ret result_type; toIljca  
} ; Ii|<:BW  
对于单参数函数的版本: }P}l4k1W  
pM VeUK?  
template < typename Ret, typename V1 > ;yk@`<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TR)' I  
  { 1YnDho;~  
typedef Ret result_type; @~gz-l^$  
} ; C5sV-UMR  
对于双参数函数的版本: )SDGj;j+  
tO~H/0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [BV{=;iD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > SxT:k,ji  
  { Wdy2;a<\{  
typedef Ret result_type; SZwfYY!ft0  
} ; (\R"v^  
等等。。。 kV<VhBql!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f$WO{ J  
CtSAo\F  
template < typename Func > V l9\&EL  
struct func_return e[e2X<&0RT  
  { &aHj;Z(  
template < typename T > HmX (= Y  
  struct result_1 ;UPw;'  
  { :EA,0 ,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OB$A"XGAEV  
} ; tU)+q?Mw  
NU 6P  
template < typename T1, typename T2 >  'Z&A5\~  
  struct result_2 ?=4J  
  { *jW$AH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2,_BO6 !d  
} ; n!tCz<v  
} ; {h@R\bU  
Q6vkqu5!=  
ruE.0VI@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )O7Mfr  
y5R6/*;N.  
template < typename Func, typename aPicker > hUl FP  
class binder_1 g" M1HxlV  
  { ((?^B  
Func fn; ;wvV hQ  
aPicker pk; #vS>^OyP  
public : CF>NyY:_  
iWtWT1n8n  
template < typename T > E|^a7-}|  
  struct result_1 z-,U(0 .  
  { _N<qrH^;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; V25u'.'v  
} ; 7z+NR&' M$  
St(7@)gvY  
template < typename T1, typename T2 > s}HTxY;  
  struct result_2 8o4 vA,  
  { v.Q)Obyn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TAGqRYgi  
} ; &_-~kU1K^  
>)VrbPRuA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2&Efqy8}DZ  
?^@;8m  
template < typename T > 2oq>tnYyV[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'rCwPsI&4  
  { dB1bf2'b#  
  return fn(pk(t)); x&?35B i  
} Ii,L6c  
template < typename T1, typename T2 > ZsV'-gu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *~-~kv4-  
  { S*\`LBl"nX  
  return fn(pk(t1, t2)); E7jv  
} hy6px  
} ; Mv ;7kC7]  
Z~P5SEg  
2#py>rF(  
一目了然不是么? |:EUh  
最后实现bind 2=U4'C4#  
CP={|]>+S  
A>'o5+  
template < typename Func, typename aPicker > \s)j0F)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4ci @$nL1  
  { 5qFqH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >+G=|2  
} Z?^AX&F  
`@Qq<T}V  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p-Q1abl  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^LnCxA&QH  
r?[Zf2&  
十一. phoenix wRWN]Vo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vmk c]DC  
y|1-,u.$  
for_each(v.begin(), v.end(), #&$4tTl  
( i*F^;-q)  
do_ 3tgct <"  
[ tF=96u_X  
  cout << _1 <<   " , " Qy9#(596  
] OvQG%D}P=  
.while_( -- _1), G:A` n;E0  
cout << var( " \n " ) uS<&$J H  
) X\flx~  
); L]9*^al  
'5{gWV`  
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: m@TU2  
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 eLl ;M4d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jg2>=}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8vchLl#  
(Kx3:gs  
i5:fn@&  
template < typename Cond, typename Actor > "|&SC0*  
class do_while 5 kQC  
  { 1vQ*Br  
Cond cd; ZfIQ Fh>  
Actor act; g9 g &]  
public : HQ4o^WC  
template < typename T > Wny{qj)=  
  struct result_1 edbzg #wy  
  { iao_w'tJ  
  typedef int result_type; 0 5 `x$f  
} ; ?L7z\b"_~  
q?JP\_o:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DQwbr\xy\  
Xo$(zGb  
template < typename T > esFBWJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?|{P]i?)'  
  { "-\I?k  
  do .`iOWCS  
    { [_CIN  
  act(t); HjL+Wg  
  } .hn "NXy  
  while (cd(t)); \vpUl  
  return   0 ; (LQ*U3J]_  
} [?_^Cy  
} ; _PQQ&e)E  
F DXAe-|Q  
{QJJw}!#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). td{$ c6  
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。 [&"`2n  
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。 'V } -0  
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。 3-z57f,}6~  
下面就是产生这个functor的类: [N.4 i" Cd  
FzW7MW>\x  
8)'OXR0/  
template < typename Actor > l2z@t3{  
class do_while_actor  ig jr=e  
  { G4]T  
Actor act; Qp]V~s(  
public : 5_0Eh!sx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 51l:  
kwWDGA?zFB  
template < typename Cond > AvH^9zEE(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qy/xJ>:  
} ; f D2. Zh  
UJ n3sZ<}  
PkMN@JS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `Z0FQ( r_  
最后,是那个do_ K#tT \  
z'j4^Xz?%$  
Qne@Vf kA  
class do_while_invoker bRfac/:}  
  { o4\\q66K  
public : 9J$N5  
template < typename Actor > lE'2\kxI?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /*i[MB  
  { ^e1@o\]  
  return do_while_actor < Actor > (act); /&_$+Iun  
} 2.qEy6  
} do_; -QN1= G4  
kq8.SvIb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gwm!Pw j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yX0n yhq  
最后来说说怎么处理break和continue *%E4 ,(T  
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。 Kejp7 okb  
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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