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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rpDBKo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y6Cm PxOQ  
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,  _cj=}!I  
32?'jRN(ue  
/ o I 4&W  
JbS[(+o  
  class filler )KVr2y;RF  
  { }+G5i_a  
public : P=KhR&gwV~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *78c2`)[  
} ; 9__B!vw:  
FQ1B%u|  
jC>#`gD  
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: D GcpYA.7'  
e&U$;sS`  
_$5DK%M}  
w,vnpdT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]+3M\ ib  
C;K+ITlJ  
7pQ 5`;P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6 U[VoUU   
j BBl{  
^v'0\(H?P  
SA&(%f1d  
二. 战前分析 <tZZ]Y]  
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。 2IRARZ,3  
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 /|P{t{^WM  
G9LWnyQt  
Sw,*#98  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 58HA*w  
  /* --------------------------------------------- */ KsE$^`  
vector < int *> vp( 10 ); oe2*$\?.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u_ l?d  
/* --------------------------------------------- */ /.CS6W^z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %=9o'Y,4  
/* --------------------------------------------- */ X' 5R4j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IF5-@hag,  
  /* --------------------------------------------- */ 1zH?.-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +hr|$  
/* --------------------------------------------- */ !#W>x49}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,f>9oOqqA  
KCw  
8 b~  
^uN[rHZ*u  
看了之后,我们可以思考一些问题: a{Y|`*7y  
1._1, _2是什么? 3en6 7l  
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。 l5Ko9CG  
2._1 = 1是在做什么? aF+Lam(  
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。 [J}eNprg  
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。 ?HZ^V  
Ys}^ hy  
WPNw")t!  
三. 动工 SJa>!]U'xI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: P-gjSE|yh  
r(uo-/7z  
[r8[lkR  
LOcZadr  
template < typename T > b3R( O|  
class assignment K;sC#9m  
  { z{\tn.67  
T value; ;5[ OS8  
public : {m~)~/z?  
assignment( const T & v) : value(v) {} `G\Gk|4; 2  
template < typename T2 > nCWoco.xy  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MJ?t{=  
} ; vbeE}7 *2  
jIe /X]  
1_q!E~)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n:/!{.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NWFh<  
=KOi#;1  
hIV]ZYbH  
6JZ>&HA  
  class holder E9j<+Ik  
  { -_5Dk'R#`  
public : ZM-P  
template < typename T > Gkem_Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T%6JVFD  
  { "X2'k@s`  
  return assignment < T > (t); kOD=H-vSi  
} 8} :$=n4&  
} ; Y0|){&PCt  
qK d ="PR}  
o [V8h @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: Qe _{<E  
/"D,gn1S*  
  static holder _1; ;k`51=Wi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  mih}?oi  
H i8V=+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &-Ch>:[  
而不用手动写一个函数对象。 Uvm.|p_V  
I@Hx LEGj  
iu8Q &Us0P  
Mi|13[p{  
四. 问题分析 j#2Xw25  
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。 }g-w[w 7p  
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。 eo4z!@pRN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $zCCeRP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l3F$5n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >YWK"~|i~  
)4B`U(%M~  
五. 问题1:一致性 /mz.HCs  
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?| $s}w23nB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <& PU%^Ha  
`]l` t"x  
struct holder =PA?6Bm  
  { 7WSP0Xyz  
  // @Hp%4$=  
  template < typename T > ,\ 1X\  
T &   operator ()( const T & r) const d:>^]5cE&  
  { | X1axRO  
  return (T & )r; V Zbn@1  
} y7h^_D+Ce  
} ; }[|9vF"g.y  
1qAE)8ie  
这样的话assignment也必须相应改动: |)>+& xk  
Kh=\YN\E<  
template < typename Left, typename Right > `,~'T [  
class assignment d`V.i6u  
  { qm/>\4eLt  
Left l; UZFs ]z!,k  
Right r; }XUI1H]jk  
public : |H5GWZ O{^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ms5qQ<0v_  
template < typename T2 > -32P}58R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ehB '@_y  
} ; arR<!y7  
5V(#nz  
同时,holder的operator=也需要改动: Pw]+6  
3 []ltN_  
template < typename T > -a|b.p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <<cezSm  
  { z"|jCdZGM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  ZaaBg  
} M9fQ,<c<6  
E83$(6z  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 T}?b,hNl$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MaPhG<?  
/YPG_,lRA  
return l(rhs) = r; URj)]wp/  
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。 qB@N|Bb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $;=^|I4E  
ktfxb <%  
template < typename Tp > /oEDA^qx  
class constant_t {G3Ok++hc  
  { ZR=i*y  
  const Tp t; 1Ci^e7|?  
public : z"  z$.c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =ePwGm1:c  
template < typename T > z7?SuJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .%J<zqk-  
  { 7~1Fy{tc  
  return t; gI RZkT`  
} QYDI-<.(  
} ; N@Ap|`Ei  
>\'}&oi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $!p2Kf>/Q  
下面就可以修改holder的operator=了 p;o"i_!  
,'Y KL",  
template < typename T > U . <c#S  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s H'FqV,)  
  { &09~ D8f'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O:,Gmft+  
} ?G9DSk?6%Z  
*b{Hj'HaH  
同时也要修改assignment的operator() /'VuMMJ2  
1bw$$QXC_  
template < typename T2 > ODpAMt"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {='wGx  
现在代码看起来就很一致了。 Oi C|~8  
9ec#'i=  
六. 问题2:链式操作 AYoTCi%7E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2Nm{.Y  
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。 w D6QN  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =*-a c  
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。 i 28TH Jh  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K",Xe>  
v'`qn  
template < typename T > rOUQg_y  
struct result_1 (IHR {m  
  { F!I9)PSj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (?T{^Hg  
} ; 3-;<G  
SFP?ND+7  
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: F2(^O Fh  
GX.a!XQ@!  
template < typename T > +WR'\15u   
struct   ref 5Em.sz;:8  
  { g[ @Q iy  
typedef T & reference; d[;&2Jz*  
} ; s"tH?m )6  
template < typename T > mH<|.7~0  
struct   ref < T &> 4/SltWU  
  { E.*wNah"U  
typedef T & reference; #{)mr [c|  
} ; Y!(w.G  
7oL:C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %6V=G5+W  
,(hP /<  
template < typename T > vON7~KA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #~|esr/wf  
  { Mac:E__G  
  return l(t) = r(t); `09[25?  
} Hp(41Eb,  
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。 %f&Bt,xEo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "x:-#2+h  
u!VrMH  
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 0!axAvBV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4q@[k: '  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 PI *Z>VE?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &MrG ,/  
最后的布局是: PUd/|Rc/}  
                Add u VUrg;>  
              /   \ 5!6iAS+I  
            Divide   5 _|{pO7x]oG  
            /   \ !D 'A  
          _1     3 S->Sp  
似乎一切都解决了?不。 5VN~?#K  
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。 NfCo)C-t  
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。 [H`5mY@  
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: !83 N#Y_Mz  
etb#/L  
template < typename Right > PDh!B _+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BMU#pK;P]  
Right & rt) const eQ#"-i  
  { ZmaW]3$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z= pvoTY  
} PB{5C*Y7^k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $yFR{_]  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 @]],H0  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 p,)pz_M  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Ao *{#z   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 'GZ,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? cyI:dvg  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: HhTD/   
ab_EH}j1\q  
template < class Action > c 8|&Q  
class picker : public Action aSSw>*?Q  
  { r?Pk}Q  
public : lYrW"(2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} x Sv@K5"8!  
  // all the operator overloaded MWn []'TpH  
} ; l_ &T)Ei  
?d)eri8,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 YQ}IE[J}v  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 4}^\&K&t{  
0t00X/  
template < typename Right > .YIb ny1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -s:NF;"  
  { j&,%v+x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GYri\<[  
} ]=5D98B  
9q<?xO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ur/:aI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 pW2-RHGJY  
!ma'*X  
template < typename T >   struct picker_maker -$j|&l  
  { G^w:c]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MSS0Sx<f  
} ; !r_2b! dy  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t. kOR<  
  { myWa>Mvb  
typedef picker < T > result; -<n]Sv;V  
} ; h&t9CpTfeJ  
+dK;\wT  
下面总的结构就有了: VQ`a-DL  
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。 nnnq6Z}  
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。 -(![xZ1{K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^ Hv4t   
至此链式操作完美实现。 z_ia3k<  
@RI\CqFHR  
_WHGd&u  
七. 问题3 Z|$OPMLX  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 JXF@b-c  
H5p&dNO  
template < typename T1, typename T2 > 7-MkfWH2b6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const By}>h6`[  
  { . ,n>#lL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z\*jt B:  
} =!|= Y@  
7 a_99? J  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: I> z0)pB  
XVkCYh4,  
template < typename T1, typename T2 > Kh2!c+Mw  
struct result_2 );5H<[  
  { kG$U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vTUhIFa{  
} ; dn@_\5  
"~/O>.p  
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? $23dcC*hI  
这个差事就留给了holder自己。 $|bdeQPr\  
    :Z5Twb3h  
xc6A&b>jI  
template < int Order > 5\eM3w'd  
class holder; ,[<+7  
template <> r;c ILS|Xr  
class holder < 1 > Ea\Khf]2  
  { p;<brwN  
public : YPNG9^Y  
template < typename T > #J09Eka;J  
  struct result_1 D>efr8Qd@  
  { yRv4,{B}X>  
  typedef T & result; hO] vy>i;  
} ; #9ZHt5T=$  
template < typename T1, typename T2 > @Xg5 E  
  struct result_2 9B<aYp)  
  { KoKd.%  
  typedef T1 & result; G=l-S\0@  
} ; Ek%mX"  
template < typename T > XlDN)b5v{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `4kVe= {  
  { GP{$w_'!J0  
  return (T & )r; @m+2e C77  
} %29lDd(<  
template < typename T1, typename T2 > B EB[K2[9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !)$e+o^W  
  { @\s*f7  
  return (T1 & )r1; "9bd;Tt:  
} 5l[&-: (Lh  
} ; JsD|igqF-  
B Ms?+  
template <> tqXr6+!Q  
class holder < 2 > )]M,OMYq-  
  { x,:DL)$1  
public : 5~GH*!h%;  
template < typename T > ,zVS}!jRhy  
  struct result_1 OD;F{Hc  
  { {DWL 5V#M  
  typedef T & result; P}8cSX9  
} ; &Xh_`*]ox  
template < typename T1, typename T2 > :^H2D=z@  
  struct result_2 vMYL( ]e  
  { v1}9i3Or#  
  typedef T2 & result; ~6Pv5DKq  
} ; <`'T#e$  
template < typename T > d`9ofw~3=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s&7TARd  
  { @<`P-+m  
  return (T & )r; 7 tQ?av  
} dwJnPJ=z  
template < typename T1, typename T2 > </]a`h]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GW,RE\Q:  
  { <\`qRz0/  
  return (T2 & )r2; "el}9OitC  
} ~1:_w ni  
} ; ^2C \--=;  
A"i $.dR{  
ZgA+$}U)uW  
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> >。 .oH)eD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i[/`9 AK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z07Xj%zX9  
4@r76v}{  
return l(i, j) = r(i, j); -an~&C5\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z;~7L*|  
:Lu 9w0>f  
  return ( int & )i; COA*Q  
  return ( int & )j; ]FEDAGu  
最后执行i = j; 8_/,`}9   
可见,参数被正确的选择了。 # 1 1<=3Yj  
=z zmz7op  
Y_nl9}&+C0  
(f;.`W  
bF'Jm*f  
八. 中期总结 moRo>bvN~  
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: KAg-M#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 089v; d 6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _ %G;^ b  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |j=Pj)5J  
?Ta<.j  
5,J.$Sax  
~S\,  
xnxNc5$oE  
Rxlz`&   
九. 简化 EY^?@D_<  
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。 $8}'h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o .( Gja4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: A1n4R  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Pk>S;KT.  
  +-*/&|^等 nK}-^Ur  
2. 返回引用。 <%.lPO]&E  
  =,各种复合赋值等 f2u4*X E\  
3. 返回固定类型。 Tvt(nWn(H1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KM?w{ ~9  
4. 原样返回。 WO6R04+WV  
  operator, Pkv+^[(4  
5. 返回解引用的类型。 {YG qa$+\  
  operator*(单目) $18?Q+?3  
6. 返回地址。 [f! { -T  
  operator&(单目) 3 o$zT9j  
7. 下表访问返回类型。 WJu(,zM?G  
  operator[] %8h=_(X\7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~*"ZF-c,  
  operator<<和operator>> C:}1r  
d(TN(6g@  
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。 B@NBN&Fr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  }( CYok  
HfgTc h  
template < typename Left > &VA^LS@b  
struct value_return 71Za!3+  
  { ^<-)rzTI  
template < typename T > %OB>FY:|  
  struct result_1 U._fb=  
  { > Xh=P%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .\T!oSb4[  
} ; q[W6I9  
t0e5L{ QJ  
template < typename T1, typename T2 > -dO8Uis$  
  struct result_2 >'W,8F  
  { R:&y@/JY8[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]xMZo){[|  
} ; Zv!XNc!"$y  
} ; l7jen=(Zb;  
5I1YB+$}e  
p7-\a1P3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TP {\V>*Yz  
RV_I&HD!  
下面我们来剥离functor中的operator() \V!{z;.fA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^pd7nr~Y  
0$c(<+D  
return l(t) op r(t) @O'NJh{D`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L~{(9J'(  
return op l(t) zps =~|  
return op l(t1, t2) / 7\q#qIm:  
return l(t) op  B>:U  
return l(t1, t2) op - K?lhu  
return l(t)[r(t)] oF>`>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y3 b"'-%  
Vn kh Y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,(Zxd4?y  
单目: return f(l(t), r(t)); yOQae m^O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `r-Jy{!y4  
双目: return f(l(t)); "*D9.LyM  
return f(l(t1, t2)); {+_p?8X  
下面就是f的实现,以operator/为例 M^Z=~512g  
!KOa'Ic$V  
struct meta_divide e,p*R?Y{[  
  { 4GF3.?3  
template < typename T1, typename T2 > " Zhh>cz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R|(X_A  
  { NYP3u_ QX  
  return t1 / t2; ~Yg) 8  
} 9#P~cW?  
} ; S-o )d  
yp$jLBA  
这个工作可以让宏来做: .rO~a.kG  
X)hpbHa  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  rn( drG  
template < typename T1, typename T2 > \ X$ \CC18  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; mxF+Fp~  
以后可以直接用 PVF :p7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B*O/>=_  
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 [<U=)!Swg  
(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。。。) y `FZ 0FI  
Q njK<}M9  
~!mY0odH  
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 v{|y,h&]a  
CSoVB[vS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KzV|::S^  
class unary_op : public Rettype N".BC|r  
  { @]#[TbNo  
    Left l; a@jM%VZ  
public : Z7pX%nj_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^_\m@   
w=(dJ(7gu  
template < typename T > ;`pIq-=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h_P  
      { "@ ^<~bw  
      return FuncType::execute(l(t)); -QJ8\/1>  
    } -f ~1Id  
"#gKI/[qxq  
    template < typename T1, typename T2 > (n.IK/:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iOhX\@&  
      { xLFMC?I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *rw6?u9I  
    } 3]9wfT%d  
} ; .!L{yU,  
(?'vT %  
Wd!Z`,R  
同样还可以申明一个binary_op $PRd'YdL/  
Zy9IRZe4U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q:M'|5P  
class binary_op : public Rettype D`[@7$t  
  { l$j~p=S$F  
    Left l; X6Z/xb@  
Right r; q {   
public : > O?<?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #W/Ch"Kv  
I>l^lv&[+  
template < typename T > }jC^&%|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zi`q([  
      { DVwB}W~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EX!`Zejf  
    } |ITCw$T  
2i #Ekon  
    template < typename T1, typename T2 > ?o6#i3k#'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eB9&HD:  
      { G?b*e|@S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OY81|N j  
    } 6 F39'  
} ; #+_=(J  
iuXXFuh  
?R sPAL  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 x\ # K2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p>J@"?%^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  9S9j  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 2 #yDVN$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9 5j`^M)Q  
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。。。 & +k*+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?-2s}IJO  
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) M~`^deU1  
下面是修改过的unary_op K% snE7X?)  
 LDU4 D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bFL2NH5  
class unary_op =(\BM')l  
  { Z Q*hrgQ  
Left l; *fj]L?,  
  60ciI,_`  
public : A\9LJ#E  
0uM&F[.x@g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h:G>w`X  
HEc.3   
template < typename T > ..BP-N)V)  
  struct result_1 GB}=  
  { sz/^Ie-~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #ucb  
} ; jy>?+hm?  
8b-mW>xsA  
template < typename T1, typename T2 > }:$ot18  
  struct result_2 `jOk6;Z[  
  { k$f2i,7'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (dyY@={q  
} ; F(lJ  
9I<~t@q5e@  
template < typename T1, typename T2 > 2v@B7r4}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ] `q]n  
  { `x>6Wk1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); cvT@`1  
} u&TXN;I,p  
2,g4yXws5  
template < typename T > Tjv'S <  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [YODyf}M>\  
  { H=~7g3  
  return OpClass::execute(lt(t)); PrfG  
} `s UY$Q  
]s)Y">6  
} ; (.Ak*  
{{M/=WqC  
W,80deT  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug eYlI};  
好啦,现在才真正完美了。 +zLw%WD[l  
现在在picker里面就可以这么添加了: lEHXh2  
Os9 EMU$  
template < typename Right > C'gv#!Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bnanTH9-  
  { ?ILjt?X8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W|zPV`  
} ]&D= *:c  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 -Edy ~;_  
kF,ME5%  
Hsv)] %p  
dy5}Jn%L  
4<E <sD  
十. bind yoF*yUls^E  
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。 sSGXd=":  
先来分析一下一段例子 x6!Q''f7  
A:Gd F-;[  
9c,/490Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &?1^/]'"r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <~w3[i=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6P>}7R}  
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。 &)||~  
我们来写个简单的。 Ac|dmu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \SO)|M>.a  
对于函数对象类的版本: %+|sbRBb  
OQ wO7Z  
template < typename Func > q^zG+FN  
struct functor_trait vp!F6ZwO  
  { #s\kF *  
typedef typename Func::result_type result_type; ?r8hl.Z>  
} ; $>yfu=]?  
对于无参数函数的版本: L'aB/5_%  
hp9LV2_5  
template < typename Ret > 7(tsmP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .{`C>/"}  
  { $^?VyHXvY  
typedef Ret result_type; p19@to5l  
} ; TKsP#Dt/  
对于单参数函数的版本: &zEBfr  
6\K\d_x  
template < typename Ret, typename V1 > e?+-~]0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uG6.(A1LM  
  { c@}t@k  
typedef Ret result_type; !|u?z%  
} ; o'(BL:8s  
对于双参数函数的版本: em0Y'J  
kAPSVTH$v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?{`7W>G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A]i!131{w|  
  { u SQ#Y^V_  
typedef Ret result_type; #\D 74$D  
} ; &<uLr *+*  
等等。。。 +YW;63"o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `#`jU"T|  
X~"p]V_  
template < typename Func > `Z5dRLrd  
struct func_return ~;Y Tz  
  { e:'56?|  
template < typename T > N_iy4W(NU  
  struct result_1 2YW;=n  
  { KZZY9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,3f>-mP  
} ; =QtFJ9\  
7[qL~BT+  
template < typename T1, typename T2 > N5sVRL"7  
  struct result_2 GxG~J4  
  { Tjrb.+cua  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rEj[XK  
} ; )qbkKCq/FB  
} ; ~v pIy-  
(Ll'j0]k>  
 @,k5T51m  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 b$#b+G{y  
5toa@#Bc%  
template < typename Func, typename aPicker > AL3iNkEa  
class binder_1 BYM6cp+S  
  { {en'8kS  
Func fn; HNBmq>XDc  
aPicker pk; `m<O!I"A  
public : zN[& iKf  
_Q I!UQdW  
template < typename T > *. |%uf.  
  struct result_1 t$Rc 0  
  { xt,Qn460;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -mRgB"8  
} ; .yXqa"p  
F/>\uzu  
template < typename T1, typename T2 > |%XTy7^a  
  struct result_2 e]88 4FP  
  { o#f"wQH;p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pUqC88*j  
} ; 3s%ND7!/  
C7NSmZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !vRZh('R  
8/dMvAB1So  
template < typename T > b6f OHy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~Y CH5,  
  { o68i0aFW  
  return fn(pk(t)); h^tCF=S  
} a6DR' BC  
template < typename T1, typename T2 > xLoQ0rt 6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;j1E6  
  { =ejU(1 g  
  return fn(pk(t1, t2)); )< G(C,!,.  
} ?=&S?p)-<  
} ; vFR *3$ R  
A[;deHg=  
* CR#D}F  
一目了然不是么? mXyP;k  
最后实现bind oxc;DfJ_  
%CiF;wJ  
&F~d~;G"q  
template < typename Func, typename aPicker > BM /FOY;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fIQ, }>  
  { m#RJRuZ|2V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e3;D1@  
} "E2 0Y"[h  
`Fr ,,Q81\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zG ='U  
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。 4DCh+|r  
_< .VP  
十一. phoenix 8~C}0H  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }bS1M  
d0I s|Gs  
for_each(v.begin(), v.end(), p)/e;q^  
( ,jg #^47I  
do_ nA,=g'7S  
[ SQcic]Ep  
  cout << _1 <<   " , " xc}[q`vK  
] 6Oy:5Ps8a  
.while_( -- _1), Nz`8)Le  
cout << var( " \n " ) a pa&'%7  
) ?tjEXg>ny  
); (rBsh6@)  
~+4lmslR  
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: F7JO/U^oU  
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 6L8nw+mEK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,ZJ}X 9$<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wea  
q ][kD2  
n&;JW6VQS  
template < typename Cond, typename Actor > G=17]>U  
class do_while ; D<k  
  { cDz@3So.b  
Cond cd; !FP ]  
Actor act; }5vKQf   
public : ~wW]ntZm  
template < typename T > ' /HShS!d  
  struct result_1 ct-Bq  
  { Q*#Lr4cm{  
  typedef int result_type; {"Sv~L|J;  
} ; Cu#n5SF*  
?{TWsuP7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \2y/:  
,V9qiu=m   
template < typename T > uZn_*_J!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j_90iP^5:  
  { Zb1GR5MB`k  
  do EX{%CPp7}  
    { (}X5*BB&  
  act(t); a8T9=KY^  
  } ,byc!P  
  while (cd(t)); d {U%q d  
  return   0 ; |"LHo  H  
} g]&fyB#  
} ; SzpUCr"  
&{8:XJe*,%  
Fc`IRPW<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ++,I`x+p  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9)t b=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _\+]/rY9o  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 UiV#w#&P  
下面就是产生这个functor的类: xW)  
2Ty]s~  
QO;Dyef7b  
template < typename Actor > h623)C;  
class do_while_actor 7(o`>7x*  
  { GZaB z#U  
Actor act; :& Dv!z  
public : ~2rQ80_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p}pRf@(`\  
.S,E=  
template < typename Cond > ,4"N7_!7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -hnNa A  
} ; G)s.~ T  
 ri4z^1\  
"|(.W3f1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m@kLZimD  
最后,是那个do_ "W+>?u)  
`$jun  
vE(]!CB  
class do_while_invoker P,] ./m\J  
  { 26aDPTP$<  
public : *D%w r'!>  
template < typename Actor > "v?F4&\ 8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,TWlg  
  { ZbT$f^o}M]  
  return do_while_actor < Actor > (act); u4FD}nV  
} (mP{A(kwJ  
} do_; n yPeN?-  
|qe;+)0>K  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^dLu#,;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F&!vtlV)  
最后来说说怎么处理break和continue yH" i5L9  
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。 Szt2 "AR  
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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