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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2R2ws.}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !A )2<<4  
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, XP"lqyAi  
#%xzy@`  
c|%.B2  
a'zf8id  
  class filler Fcc\hV;  
  { :O}=$[  
public : mjDaus59  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .|Pq!uLvc  
} ; tO$/|B74Bz  
qcSlY&6+  
VL5GX (  
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: r wtU@xsD  
/G`'9cD  
B 3Y,|*  
pPSmSWD?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z6eM~$Y  
d7.}=E.L  
59;p|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7cTDbc!E-  
YL_M=h>P  
gJEm  
kQ5mIJ9(  
二. 战前分析 PT7-_r  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tONX<rA|]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %l4LX~-:  
b*w@kLLN  
OT[&a6_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v803@9@  
  /* --------------------------------------------- */ + niz(]  
vector < int *> vp( 10 ); lxIo P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4PtRTb0<i3  
/* --------------------------------------------- */ =P}ob eY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WrB:)Q(8=  
/* --------------------------------------------- */ CatbEXO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J:<mq5[  
  /* --------------------------------------------- */ cZB?_[Cp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dux.Z9X?  
/* --------------------------------------------- */ |$*1!pL-QP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yx0wR  
in-|",O`Z  
\wMqVRPoQ  
f4%Z~3P  
看了之后,我们可以思考一些问题: RT+pB{Y  
1._1, _2是什么? Y~E 8z  
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。 * {avx  
2._1 = 1是在做什么? B*0TM+  
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。 JRti2Mu  
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。 A9 *P7  
o,r72>|  
%C[#:>'+  
三. 动工 -!@]z2uU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ke2zxX2 f  
.1{:Q1"S  
ttP|}|O  
|WkWZZ^  
template < typename T > Lm-f0\(  
class assignment X%C`('"R  
  { *XUJv&ZN  
T value; 6o:b(v&Oo  
public : v[Mh[CyB  
assignment( const T & v) : value(v) {} ltWEA  
template < typename T2 > FhP$R}F  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XY`{F.2h  
} ; '048Qykt;  
&0*7]Wo*  
yac4\%ze  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q!10 G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K ' ?`'7  
&gLXS1O  
iFOa9!_0n  
d[F3"b%  
  class holder ~XeWN^l(Ov  
  { 49o/S2b4z  
public : ,Gi%D3lA  
template < typename T > P7 h^!a/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9GX'+$R]  
  { 7VIfRN{5n  
  return assignment < T > (t); Dz3~cuVb  
} ~hxW3e  
} ; &W8fEQwa  
g#iRkz%l)&  
lyS`X  
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: |jI|} ,I  
s?JOGu  
  static holder _1; t`- [  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'u#c_m! 9  
!ra,HkU'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .~a.mT  
而不用手动写一个函数对象。 A I v  
>:bXw#w]  
,7I    
<CcSChCg  
四. 问题分析 782 oXyD  
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:PzqMh{G  
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。 vkLKzsN' ]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~}_S]^br  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z817f]l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i'B$Xr  
P\y ZcL  
五. 问题1:一致性 @rv)J[7Y&  
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?| 2c'<rkA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v*kX?J#]5  
7sU+:a  
struct holder )+Yu7=S  
  { C1uV7t*\  
  // b5#Jo2C`AJ  
  template < typename T > G '%ZPh89  
T &   operator ()( const T & r) const 3F8K F`*  
  { o]eG+i6g]  
  return (T & )r; "H9q%S,FH  
} OWp`Wat  
} ; #bS}?fj  
`k7X|  
这样的话assignment也必须相应改动: 7ju^B/ 7  
*Oq& g\K)  
template < typename Left, typename Right > 3fUiYI|&7  
class assignment ,ZZ5A;)  
  { "[sr0'g:  
Left l; l15Z8hYh j  
Right r; fRwr}n'  
public : RS|*3 $1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jv8VM\ *  
template < typename T2 > Z6nQW53-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } xJin %:O  
} ; hG}gKs  
gX`C76P!  
同时,holder的operator=也需要改动: / <+F/R'=O  
Q]]M;(  
template < typename T > N+vsQ!Qz  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]l"9B'XR  
  { L=5Y^f'aU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); " eS-i@  
} /2cn`dR,  
k&:~l@?O  
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。 "$3~):o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Qnx?5R-}ZU  
`,Fc271`  
return l(rhs) = r; 1I%niQv5t  
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。 ~ymSsoD^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z"*3p8N  
a_z f*;  
template < typename Tp > #dFE}!"#`  
class constant_t yQq|!'MKk  
  { [KMS/'; ]  
  const Tp t; {>3w"(f7o  
public : Bw.?Me)mf|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D7Ds*X`!l  
template < typename T > g(R!M0hdF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'X~CrgQl  
  { 6&btAwvOHx  
  return t; >}r 1A  
} lr[&*v?h  
} ; gu1n0N`b  
(\4YBaGd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \*#E4`Y  
下面就可以修改holder的operator=了 ]{AHKyA{:  
~7H?tp.Dw  
template < typename T > T^g i^{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q) iN_|  
  { 0L \vi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p+;x&h)[l  
} b(A;mt#N  
-AXMT3p=1  
同时也要修改assignment的operator() ||;a#FZ^  
~Q)Dcit-  
template < typename T2 > 0{u#{_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } BQ {'r^u  
现在代码看起来就很一致了。 R4XcWx*pQ  
5 HN,y  
六. 问题2:链式操作 T'7x,8&2|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R7Ns5s3X  
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。 \r}*<CRr6  
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。 ;nb>IL  
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。 GFZx[*+%%z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bQwiJ`B&  
\V*E:_w*  
template < typename T > mnH1-}oL  
struct result_1 :Ek3]`q#  
  { 'D?sRbJ=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2'WdH1UrBc  
} ; Jh%k:TrBm  
9QkIMJf0e  
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: $]b&3_O$N8  
CM+wkU ?,  
template < typename T > >H?~2O  
struct   ref *4 Kc "M  
  { QezDm^<  
typedef T & reference; !e0/1 j=  
} ; L/:u  
template < typename T > 7P D D  
struct   ref < T &> ^j'vM\^`ml  
  { ntF#x.1Pm  
typedef T & reference; 0.!Q 4bhD  
} ; 5O"wPsl  
uzLIllVX*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W97 &[([  
+e) RT<  
template < typename T > =_d-MJy~6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C5oIl_t  
  { :w4I+* ]  
  return l(t) = r(t); z|G 39  
} $]iRfXv,l!  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 XXZ$^W&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~{s7(^ P  
I[I]C9D  
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 zyFbu=d|O:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eC-nV)]I9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sJYs{Wm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 JOx""R8T5  
最后的布局是: 2@ f E!  
                Add umc\x"i%  
              /   \ !& xc.39  
            Divide   5 E %> ){Y)  
            /   \ _:l<4u !  
          _1     3 HltURTbI  
似乎一切都解决了?不。 ,_yf5 a  
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。 z/7"!  
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。 L QP4#7  
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: [es-&X07<  
yO0 9NQ 5u  
template < typename Right > s)|l-I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const O:G-I$F|  
Right & rt) const {~:F1J~=  
  { VUGVIy.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5>[ j^g+@  
} >a1 ovKF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 AT,?dxP J  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 c95{Xy  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 %Tv^BYQAZ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 [KjL`  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 S#, E)h/  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? f<G:}I  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )haHI)xR  
~0@+8%^>;  
template < class Action > T1r^.;I:  
class picker : public Action Fh$Xcz~i  
  { ^!>o5Y)  
public : @uI_4a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v:$Y |mh  
  // all the operator overloaded jP|(y]!  
} ; \muC_9ke  
)|@UY(VZ^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 nxh9'"th  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker:  ~WG#Zci-  
p![CH  
template < typename Right > Y+I`XeY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e#$ZOK)`  
  { L1E\^)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s"\o6r ,  
} S}cm.,/w  
o\YF_235  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nANoy6z:  
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。 gRdg3qvU  
5zH?1Z~*  
template < typename T >   struct picker_maker #0j,1NpL  
  { xN#. Pm~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B]YY[i  
} ; $?u ^hMU=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i bwnK?ZA  
  { Ka\%kB>*`  
typedef picker < T > result; SggS8$a`  
} ; fX2PteA0qX  
S?_ ;$Cn  
下面总的结构就有了: 3QrYH @7zx  
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。 X pd^^  
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。 ii@O&g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DOm5azO!>  
至此链式操作完美实现。 TBYRY)~f  
%%w]-`^h,  
3q.O^`y FU  
七. 问题3 L_YVe(dT  
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。 >2l;KVm%  
T+[N-"N  
template < typename T1, typename T2 > j@b4)t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -3<5,Q{G+  
  { {^#62Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x1kb]0s<-  
} DN@T4!  
$Y4;Xe=  
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: )5j%."  
mSzBNvc i  
template < typename T1, typename T2 > f9g#pyH4  
struct result_2 $Q|t^(  
  { QpPJ99B|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p|M  8ww  
} ; b!ZXQn3X<  
ODH@ /  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }I'g@Pw9[  
这个差事就留给了holder自己。 ##!) }i  
    wK CHG/W  
y$At$i>u  
template < int Order > DT@6Q.  
class holder; \@4_l?M  
template <> 5"5D(  
class holder < 1 > ( {H5k''  
  { Rt<8 &.m4  
public : t "J"G@1)  
template < typename T > zZ|Si  
  struct result_1 1;[\xqJ  
  { o~F @1  
  typedef T & result; q@p-)+D;  
} ; ! \H!9FR  
template < typename T1, typename T2 > _e=R[  
  struct result_2 tw]RH(g+#  
  { cRX0i;zag  
  typedef T1 & result; d"|XN{  
} ; oO|zRK1;/  
template < typename T > gaC^<\J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u><gmp&  
  { ,iU ]zN//  
  return (T & )r; HZdmL-1Z^+  
} _Va!Ky =]  
template < typename T1, typename T2 > S"UFT-N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yk9|H)-z  
  { .Mw'P\GtM  
  return (T1 & )r1; b$nXljV4?  
} fi%u]  
} ; 6v0^'}  
OZ1+`4 v  
template <> -tSWYp{  
class holder < 2 > (KHTgZ6  
  { 9/MUzt  
public : `av8|;  
template < typename T > 8ltHR]v  
  struct result_1 IBWUeB:b  
  { "2X=i`rTi  
  typedef T & result; jBV2]..  
} ; uRQm.8b  
template < typename T1, typename T2 > U%ce0z  
  struct result_2 5DfAL;o!  
  { <$n%h/2%  
  typedef T2 & result; LF0gy3  
} ; sD.bBz  
template < typename T > I-i)D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const })Rmu."\  
  { Roy0?6O  
  return (T & )r; O k_I}X  
} EW$ Je  
template < typename T1, typename T2 > =8j;!7 p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UHz*Tfjb  
  { . x~tEe  
  return (T2 & )r2; #JGy2Hk$^  
} W?G4\ubM3<  
} ; abUn{X+f~  
( =->rP  
PEoO s  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 !J[3U   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cU5x8[2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~ @Ib:M  
VY@uQ#&A  
return l(i, j) = r(i, j); /g712\?M4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rSB"0 W7  
Ywt_h;:  
  return ( int & )i; 8UoMOeI3  
  return ( int & )j; cn=~}T@~Z  
最后执行i = j; l2=.;7 IV  
可见,参数被正确的选择了。 fSl+;|K n  
>\8Bu#&s4  
tuK"}HepB  
=R!=uml(  
+M (\R?@gr  
八. 中期总结 Fm{Ri=X<:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: WKqNJN C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 bc5+}&W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,v$gQU2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }+QgRGQ  
/]T#@>('  
Xcicqywe?  
X_|8CD-@6  
P@p(Y2&~g  
1#Dpj.cO#  
九. 简化 _$0<]O$  
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。 8^$}!9B~JZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ];^A8?  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: RM-| ?%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NyJU?^f&v  
  +-*/&|^等 >ALU}o/  
2. 返回引用。 zrE ~%YR  
  =,各种复合赋值等 on(F8%]zE  
3. 返回固定类型。 z}s0D]$+x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?.IT!M}DR  
4. 原样返回。 y)|Q~8r  
  operator, ,|"tLN *m  
5. 返回解引用的类型。 T^aEx.`O}`  
  operator*(单目) +XJj:%yt  
6. 返回地址。 u=jF\W9  
  operator&(单目) CY0|.x  
7. 下表访问返回类型。 $B*Ek>EK  
  operator[] Dz]&|5'N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "}Ch2K  
  operator<<和operator>> A(W%G|+  
<dD}4c+/t  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~kYUp5f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?BQZ\SXU  
X7{ueP#L  
template < typename Left > #wNksh/J^  
struct value_return q*Yh_IT.I  
  { /P5w}n  
template < typename T > a =*(>=  
  struct result_1 NUEy0pLw  
  { OTL=(k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {~k /xM.-  
} ; bec n$R  
wS <d8gw  
template < typename T1, typename T2 > Eg5|XV  
  struct result_2 &iR>:=ks N  
  { 6/wAvPB$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CwTx7 ^qa  
} ; <O?iJ=$  
} ; ZBcZG  
 1SP )`Q  
+e`f|OQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4VSlgoz  
Y;p _ff  
下面我们来剥离functor中的operator() $s4rG=q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x<"1T w5e  
 ^vYH"2  
return l(t) op r(t) ]=2Ba<)m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b~Op1p  
return op l(t) f`.8.1Rd  
return op l(t1, t2) O>w Gc8Of\  
return l(t) op `ndesP  
return l(t1, t2) op xSs);XO,  
return l(t)[r(t)] "L|Ew#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @T._   
I(#Y\>DG  
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: rBkLwJ]  
单目: return f(l(t), r(t)); \s<{V7tq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2w'Q9&1~  
双目: return f(l(t)); 0_}OKn)J  
return f(l(t1, t2)); (\, <RC\  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?5Wjy  
yaMNt}y-q  
struct meta_divide 6,G1:BV{K  
  { BdG~y1%:  
template < typename T1, typename T2 > "2i{ L '  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ZvpcjP  
  { sczN0*w&C  
  return t1 / t2; ,u#uk7V  
} =GL}\I  
} ; cZ k? o  
8E&}+DR?  
这个工作可以让宏来做: o=_:g >5  
XpdDIKMmE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #25Z,UU  
template < typename T1, typename T2 > \ 6B)(kPW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~.u}v~ F  
以后可以直接用 T(MS,AyD]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Sav]Kxq{  
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 M")JbuI  
(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。。。) 6b~Zv$5^Y-  
]{{A/ j\  
KiT>W~  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ;gY W!rM  
=MEv{9_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >N@tInE  
class unary_op : public Rettype {UX?z?0T  
  { gV$j ]  
    Left l; -$f~V\M  
public : 7*^-3Tt83  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Bq.@CxK  
T1m"1Q  
template < typename T > QM2Y?."#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vp? 87h  
      { t 9&xk?%{  
      return FuncType::execute(l(t)); ((Ak/qz  
    } ;&q}G1  
I@+h| n  
    template < typename T1, typename T2 > j2c -01}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6v (}<2~  
      { 9 [v=`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); X^ckTIdR  
    } 8W#/=Xh?  
} ; I 8vv  
MP(R2y  
btHN  
同样还可以申明一个binary_op seC]=UJh#>  
eqU2>bI f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VR ^qwS/  
class binary_op : public Rettype f.JZ[+  
  { mE'y$5ZxY  
    Left l; ye:pGa w  
Right r; /x,gdZPX  
public : e:fp8 k<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cjAKc|NJ  
<`k\kZM  
template < typename T > Ni#!C:q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {e\Pd!D?|  
      { SNV~;@(h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )Fx"S.Ok  
    } 9]fhH  
M(|Qvh{Q6  
    template < typename T1, typename T2 > v".q578 0B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fftFNHP  
      { JQ=i{9iJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0]4kR8R3[  
    } %tul(Z~<1  
} ; [Oen{c9 A  
%KHO}gad1  
8@]*X,umc  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 W^npzgDCo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 n|2`y?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z>gxECi  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 aDmyr_f$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'kb5pl~U  
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。。。 mbB,j~;^6H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g\S@@0T{0  
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) (DJLq  
下面是修改过的unary_op BZq_om6  
0T7(c-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ! Ob  
class unary_op %a=K:" oU[  
  { >}Qj|05G  
Left l;  Ec IgX_\  
  9pUvw_9MY  
public : fZ1v|  
:f%FM&b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D X GClH  
VN[C%C  
template < typename T > 59mNb:<  
  struct result_1 K~ ,| ~  
  { uMVM-(g%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %|E'cdvkX  
} ; _Z?{&k  
@)PA9P |  
template < typename T1, typename T2 > 6(awO2{BP  
  struct result_2 N`XJA-DE  
  { 56gpAc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mkgGX|k;  
} ; 6hDK;J J&  
7?Q@Hj(:NT  
template < typename T1, typename T2 > o#3?")>|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y_EkW f  
  { )*#Pp )Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H,,-;tN?  
} M2HO!btf  
ALvj)I`Al  
template < typename T > bj23S&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d\aKGq;8C  
  { J$6h% Eyo  
  return OpClass::execute(lt(t)); = ms(dr^n  
} 7jvy]5y8&~  
8 2qf7`  
} ; NbOeF7cq+  
j1 _ E^  
!OWPwBm;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 'F%4[3a$\n  
好啦,现在才真正完美了。 Z|;<:RKWY  
现在在picker里面就可以这么添加了: _svEPHU  
h'VN& T,  
template < typename Right > ?_mcg8A@@*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r_C|gfIP  
  { 0\v98g<[+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3sG7G:4  
}  aEUC  
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。 Fe 3*pUt  
}L Q9db1  
/2}o:vLj  
Q#C;4)e  
_y#omEx  
十. bind 5`qt82Qm  
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。 ,XT#V\qne  
先来分析一下一段例子 nk.Y#+1)  
[Du@go1C  
GT\, @$r  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n\d`Fk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i`[5%6\"&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [MSLVTR  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 9$,x^Qx  
我们来写个简单的。 $r`K4g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v*Tliw`-U  
对于函数对象类的版本: hsV+?#I  
)aoB -Lu  
template < typename Func > \zj _6Os  
struct functor_trait s_]p6M  
  { $=dp)  
typedef typename Func::result_type result_type; V]b1cDx{  
} ; &<I*;z6%t  
对于无参数函数的版本: DxjD/? R8  
JQ{ g' cT  
template < typename Ret > ,w~0U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rM<lPMr1*  
  { 9pPb]v,6  
typedef Ret result_type; G| 7\[!R  
} ; JA W}]:jC  
对于单参数函数的版本: tX;00g;U.  
4d&#NP  
template < typename Ret, typename V1 > Pn@k)g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %bI(   
  { |8I #`  
typedef Ret result_type; 8r '  
} ; .DSn H6O  
对于双参数函数的版本: (IX iwu  
^l1tQnj)7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =H*}{'#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xe^*\6Y  
  { x_9<&Aj6  
typedef Ret result_type; *8}Y0V\s  
} ; =4GJYhj  
等等。。。 (]wi^dE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }.Eq_wP<  
WqN=  D5  
template < typename Func > Zu(eYH=Q  
struct func_return 8@%Xd^  
  { [% chN /  
template < typename T > }Ictnb  
  struct result_1 "=4`RM  
  { HZMs],GX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QX (x6y>Q  
} ; #.O,JG#H  
:LRR\v0HM  
template < typename T1, typename T2 > TJ(PTB;  
  struct result_2 _'&N01  
  { '!`%!Xg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e;b,7Qw  
} ; L(!4e  
} ; #!p=P<4M  
6cof Zc$  
>}QRMn|@H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w?CbATQ   
0P`wh=")  
template < typename Func, typename aPicker > `mPmEV<  
class binder_1 ~XGO^P"?  
  { a2W}Wb+  
Func fn; h"VQFqQy  
aPicker pk; Tks;,C  
public : {9TWPB/>  
MhC74G  
template < typename T > 5zJkPki  
  struct result_1 VlW#_.  
  { Hv%(9)-8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z:f0>  
} ; Z&8 7Aj  
GF~^-5  
template < typename T1, typename T2 > *nNzhcuR  
  struct result_2 -oq!zi4:  
  { 4mOw[}@A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }C>Q  
} ; 1"46O Cu{  
9dA(f~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .lu:S;JSnS  
Rde_I`Ru  
template < typename T > >4TJH lB}8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ab7hW(/  
  { Rs B o\#`  
  return fn(pk(t)); EQPZV K/  
}  iU^ 4a  
template < typename T1, typename T2 > O;M_?^'W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #oMbE<//"  
  { ANSvZqKh  
  return fn(pk(t1, t2)); 9[DQ[bL  
} nPq\J~M  
} ; ~\dpD  
>_M}l @1  
LLmgk"  
一目了然不是么? tW5 \Ktjno  
最后实现bind a:@9GmtV&  
vy/U""w`  
kF'^!Hp  
template < typename Func, typename aPicker > #1Mk9sxo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ff>Y<7CQ v  
  { pH#&B_S6z=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b qB[ vPsI  
} R7*Jb-;$!  
Wq)'0U;{$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A{h hnrr8  
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. !  
_yjM_ALjo  
十一. phoenix L*tXy>&b.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n ! qm  
$N;!. 5lX3  
for_each(v.begin(), v.end(), Lhl) pP17  
( a#H=dIj  
do_ Ary$,3X2  
[ nR/; uTTz  
  cout << _1 <<   " , " ,r5<v_  
] D{o1G?A  
.while_( -- _1), yP0P-8  
cout << var( " \n " ) iM2 EEC  
) fEs957$  
); `'Ta=kd3  
;t%L (J  
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: |PH]0.m5  
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 J'9&dt  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "W6 nW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +WPi}  
V.WfP*~NJ  
/6{`6(p  
template < typename Cond, typename Actor > B2d$!Any  
class do_while >0 !J]gK  
  { 4\pA^%73  
Cond cd; }SitT\%  
Actor act; w%S<N  
public : }=A6Jv(j  
template < typename T > T.ub! ,Y  
  struct result_1 :&yRvu  
  { !Go(8`>  
  typedef int result_type; VK`_ Qc#B  
} ; W3UK[_qK  
`m<="No  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6AUzS4O  
I#eIm3Y?  
template < typename T > R,Zuy( g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hD<z^j+  
  { iN<5[ztd  
  do 6?*iIA$b  
    { ]p'Qk  
  act(t); N["c*=x  
  } ZfT%EPoZ:  
  while (cd(t)); -Qnnzp$]  
  return   0 ; nWFp$tJ/R  
} mMN oR]  
} ; lNsPwyCoj  
EfDo%H^!j  
?; )(O2p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _Fl]zs<  
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。 6$PfX.Fh  
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。 L*FmJ{Yf  
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。 Byldt  
下面就是产生这个functor的类: h>mQ; L  
7]e]Y>wZap  
KXw \N!  
template < typename Actor > nOQ+oqM<  
class do_while_actor jv2l_  
  { yWzvE:!)  
Actor act; bSz6O/A/  
public : 9k7|B>LT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !LIWoa[ F.  
yE"hgdL  
template < typename Cond > ,6t0w|@-k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d0-}Xl  
} ; PtgUo,P  
:Hd?0eZ|  
&)s A(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8(3vNuyP  
最后,是那个do_ -8 &f=J)  
{g/\5Z\b  
B|extWwu  
class do_while_invoker _"WQi}Mm  
  { AO']Kmm  
public : bO2$0!=I  
template < typename Actor > 7ZZSAI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0A 4(RLGg  
  { ke3=s  
  return do_while_actor < Actor > (act); N# ,4BU  
} /_}v|E0  
} do_; *3 9sh[*}  
&q":o 'q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WO)K*c1F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W{-N,?z  
最后来说说怎么处理break和continue k ,<L#?,a  
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。 sXhtn' <v  
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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