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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?0x;L/d])  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]nh)FMo  
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, va0 a4s1O  
y~fy0P:T  
__M}50^  
+j,;g#d  
  class filler Syk^7l  
  { R/W&~t  
public : q3:tZoeXV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !`gg$9  
} ; ;g9+*$Gw  
;#due  
bQ%^l#H_n'  
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: `W9_LROD  
`6/7},"9t  
 ulQE{c[  
&V"&SV>}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *sTQ9 Kr  
]:;gk&P  
bpzA ' g>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gS%J`X$  
@;0Ep 0[  
-3fvO~  
= 4If7  
二. 战前分析 [,dsV d  
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。 :MVD83?4  
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 >Ry4Cc  
OQq7|dZu  
SO)??kQ{U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eXYR/j<8  
  /* --------------------------------------------- */ L`\ILJz  
vector < int *> vp( 10 ); ll#PCgIm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iAN#TCwLT7  
/* --------------------------------------------- */ ;8@A7`^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,oC r6 ]  
/* --------------------------------------------- */ F~B8XUa3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ah,Zm4:  
  /* --------------------------------------------- */ (.c?)_G,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yVL~SH|  
/* --------------------------------------------- */ #ua#$&p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?@nu]~  
*VH1(E`hl  
0ode&dB  
d+(~{xK:  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jd |hwvwFe  
1._1, _2是什么? 1#'wR3[+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Xf0pQ]8\  
2._1 = 1是在做什么? r~sGot+sQA  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 L{42?d  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6V)#Yf  
gC 4w&yL  
4l|Am3vzX  
三. 动工 _]\mh,}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,=mn*  
[\!S-:  
{E9Y)Z9  
/<})+=>6f  
template < typename T > Zy'bX* s|  
class assignment 0zd1:*KR,  
  { i@2?5U>h  
T value; vF_?1|*|  
public : 0iYe>u  
assignment( const T & v) : value(v) {} ' o 5,P/6  
template < typename T2 > k: {$M yK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GB -=DC6  
} ; ,Zdc  
Ei#"r\q j_  
8Hhe&B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $oNkE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !v^D j']  
dLAElTg  
x*YJ :t  
=$HzEzrw  
  class holder gAE}3//  
  { eC1cE  
public : X \h]N  
template < typename T > p5*i d5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (\Dd9a8V-  
  { .G^ .kg ,  
  return assignment < T > (t); Cc=`:ED+  
} '?-GZ0oM  
} ; Jzr(A^vwo  
6gp3n;D  
!_]WUQvV?  
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: O9opX\9  
mFvw s  
  static holder _1; H}:apRb  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3&}wfK]X  
[p]Ayo$~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7c+u+Yet  
而不用手动写一个函数对象。 w_9:gprf  
5SDHZ?h  
j"c"sF\q  
2qN6{+]  
四. 问题分析 U'@_fg  
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。 d=xweU<  
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。 m86w{b$8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3i7n"8\$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Jx 'p\*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A}$A~g5 Ap  
8Uc#>Ae'_  
五. 问题1:一致性 5H<rI?  
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?| e'u 9 SpJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _$1W:!f4  
;'nu9FU*O  
struct holder {dA#r>z\1  
  { 5:O"T  
  // & K7+V  
  template < typename T > }lWEbQ)(!  
T &   operator ()( const T & r) const 9#1lxT4%  
  { cP(/+ /9  
  return (T & )r; BM:je(*p  
} sB /*gO  
} ; Fm*O&6W\@A  
s7=]!7QGS!  
这样的话assignment也必须相应改动: +lE 9*Gs_$  
yaeX-'(Fv[  
template < typename Left, typename Right > L8!xn&uyP=  
class assignment Wvcj\2'yd  
  { R,tR{| 8  
Left l; 7XdLZ4ub  
Right r; @ij}|k%*  
public : nE,"3X"   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5?QR  
template < typename T2 > ]` 3;8,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c,e 0+  
} ; VN*^pAzlF  
#S QFI;zj  
同时,holder的operator=也需要改动: T#T!a0  
w(s"r p}  
template < typename T > eRD s?n3F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Nmp1[/{J  
  { JgEpqA12  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qdzc"-gH`  
} E_-CsL%  
)V+ ;7j<"D  
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。 >?I[dYzut  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C7,Ol0`v  
J8(v65  
return l(rhs) = r; U2!9Tl9".  
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。 {ImZ><xe/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7j{SCE;  
YwEXTy>0  
template < typename Tp > Z5\u9E"]  
class constant_t Zs)HzOP)9  
  { ^cd+W?  
  const Tp t; 4K:p  
public : @TsOc0?-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }F**!%4d  
template < typename T > _aq3G9C_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q-(twh  
  { Pr/K5aJeg  
  return t; p ^T0(\1  
} $--W,ov5j  
} ; Hb IRE  
)9J&M6LX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ql!$e&A|l  
下面就可以修改holder的operator=了 d:Wh0y}  
@ScH"I];uA  
template < typename T > b?qtTce  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <SOC  
  { KZJ;O7'`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PWx2<t<;9  
} ]uj6-0q){W  
ho;Km  
同时也要修改assignment的operator() sZ7{_}B  
G5?Dt-;I  
template < typename T2 > wSnY;Z9W_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U!TFFkX[  
现在代码看起来就很一致了。 ]xb R:CYJ  
(?D47^F &  
六. 问题2:链式操作 h@t&n@8O?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u\.7#D>  
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。 ~M2w&g;1  
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。 z^O>'9#  
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。 jv?`9{-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T)qD}hl  
Mo0+"`   
template < typename T > &Nt4dp`qj  
struct result_1 u.gnv dU  
  { ZWxq<& Cg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }LN +V~  
} ; l+Uy  
:6./yj(  
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: d7qHUx'=z  
X~G!{TT_x6  
template < typename T > &%$r3ePwc  
struct   ref 2mWW0txil  
  { u+~Ta  
typedef T & reference; Y FL9Q<  
} ; Ir}r98lz  
template < typename T > ,?P@ :S<8  
struct   ref < T &> %70sS].@  
  { 1zl6Rwk^o  
typedef T & reference;  _p<s!  
} ; 4&2aJ_ 2 y  
&+u) +<&;(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *am.NH\  
@or&GcQ*  
template < typename T > SoI"a^fY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Kzfa4C  
  { )#N)w5DU  
  return l(t) = r(t); H~^am  
} 2xN1=ug  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 BC=U6>`/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p'fU}B1  
06|+ _  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `B}( Ln  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %+ynrg-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E9!u|&$S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J] ^)vxm3  
最后的布局是: $WI=a-;_e  
                Add J*vy-[w  
              /   \ |$`)d87,  
            Divide   5 l\vtz5L  
            /   \ Py3Xvudv  
          _1     3 a$y=+4L  
似乎一切都解决了?不。 : " 9F.U  
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。 ]L@VpHEj  
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。 -^`]tF`M  
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: ,|,DXw  
uW3`gwwlU  
template < typename Right > V\^3I7F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yCy4t6`e  
Right & rt) const ,A T!:&<X  
  { -{dsl|Dl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `9}\kn-</8  
} - &Aw] +  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wws)**]J8  
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。 &`[y]E'  
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。 </ 3 Shq  
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。 ]([:"j  
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。 d h#4/Wa,  
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? rLw3\>y  
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: n7>CK?25  
mf ^=tZ  
template < class Action > B`3RyM"J@  
class picker : public Action :Y`cgi0vkd  
  { dq}60  
public : "E =\Vz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &^KmfT5C  
  // all the operator overloaded :_E q(r  
} ; x2(!r3a  
mojD  
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。 @.T(\Dq^  
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: `OO=^.-u  
@5+ JXD  
template < typename Right > &(UVS0=Dp,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const K<'L7>s3lA  
  { |-GmWSK_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mZDL=p  
} yNMnByg3?  
_R-[*ucq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L5=Tj4`  
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。 {KYbsD  
m`l3@ Z  
template < typename T >   struct picker_maker ,y@`wq>O  
  { >Ng7q?h   
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^_BHgbS%;  
} ; JfS:K'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )y&}c7xW  
  { %y ;E1pva  
typedef picker < T > result; (jv!q@@2C.  
} ; '~Uo+<v$w  
3)ac  
下面总的结构就有了: N% /if  
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。 *vqlY[2Ax  
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。 `oQ)qa_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V~ph1Boz2  
至此链式操作完美实现。 @|kBc.(]  
$Ay j4|_-  
o%_MTCANy  
七. 问题3 9|#YKO\\i  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ug*#rpb  
{a -bew  
template < typename T1, typename T2 > lIPy)25~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D.elE:  
  { ^{\gD23  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7DaMuh~<  
} v3SH+Ej4  
# hvLv  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: D5x }V  
0T-y]&uo  
template < typename T1, typename T2 > v).V&":  
struct result_2 <\uz",e}  
  { /Qi;'h]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {?tK]g#  
} ; 9i4!^DM_  
DtkY;Yl  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ?0k(wiF  
这个差事就留给了holder自己。 ]4f;%pE  
    <j"}EEb^  
*c'nPa$+|S  
template < int Order > j. UQLi&`  
class holder; NMq#D$T  
template <> <%WN<T{q|  
class holder < 1 > &E|2-)  
  { ^3B)i=  
public : &<8Q/m]5  
template < typename T > _cra_(b  
  struct result_1 cm^:3(yYX  
  { ZNb;2 4  
  typedef T & result; <-KHy`u  
} ; ,'[&" Eg  
template < typename T1, typename T2 > Sj?u^L8es}  
  struct result_2 `tZu~ n  
  { YNV!(>\GE  
  typedef T1 & result; LB*qL  
} ; V mxVE=l  
template < typename T > HsrIw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c"qaULY  
  { E+wd9/;  
  return (T & )r; f4.k%|]  
} lR] z8 &  
template < typename T1, typename T2 > g$C-G5/bjD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D5]4(]k&  
  { aRFLh  
  return (T1 & )r1;  !]]QbB  
} yU* upQ  
} ; C'8v\C9Ag  
Da_8Q(XFe  
template <> 2uonT,W  
class holder < 2 > 0ox 8_l  
  { ;{1J{-EA  
public : jtqH3xfy  
template < typename T > e1Kxqw7  
  struct result_1 56 6vjE  
  { w`Q"mx*  
  typedef T & result; 0Y rdu,c  
} ; RiHOX&-7  
template < typename T1, typename T2 > Wn;B~  
  struct result_2 q-c9YOz_  
  { Z9cg,#(D  
  typedef T2 & result; [e1kfw  
} ; Hg)5c!F7  
template < typename T > l#7].-/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G dZ_  
  { z@!zQ Vp  
  return (T & )r; |,zcrOo]  
} QmQsNcF~z  
template < typename T1, typename T2 > TBq;#+1W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LxqK@Q<B  
  { qyXx`'e  
  return (T2 & )r2;  _@es9  
} K:}~8 P>^  
} ; Be"Swz(n  
QuuR_Ao?c'  
|ocIp/ $  
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> >。 (qn ;MN6<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x!\FB.h4!(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |~'D8 g:Ak  
J?/.|Y]e  
return l(i, j) = r(i, j); O6rrv,+_L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >dH5n$Gb  
{"<6'2T3  
  return ( int & )i; ml7nt 0{  
  return ( int & )j; yX:A?U  
最后执行i = j; .Z=4,m>  
可见,参数被正确的选择了。  =[Lo9Sg  
$lkd9r1   
3/ sKRU  
)h(Dt(2Wm  
}7k!>+eQ  
八. 中期总结 F\m  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^B9rt\,q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y/' ^r?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -9BKa~ DVQ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xw60l&s.\L  
l!2hwRR  
8?qEv,W  
eF5?4??  
RusC5\BUX  
cv fh:~L  
九. 简化 "BB#[@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 CbK&.a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _=0;5OrK1X  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: gcImk0NIY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (W~jr-O^  
  +-*/&|^等 W#cr9"'Ta  
2. 返回引用。 `Pj7O/!)#!  
  =,各种复合赋值等 p%304oP6  
3. 返回固定类型。 zG z^T  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :SxOQ(n  
4. 原样返回。 a/@<KnT  
  operator, Sz0M8fYT]  
5. 返回解引用的类型。 e2#"o{+@  
  operator*(单目) wv,,#P  
6. 返回地址。 (]'Q!MjGa  
  operator&(单目) ]+\@_1<ZI  
7. 下表访问返回类型。 /BWJ)6#H  
  operator[] MWSx8R)PN  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?f+w:FO  
  operator<<和operator>> G?-27Jk8  
U_a)g X  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 v4L#^Jw(^p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j=v1:E  
NN5V|# P}  
template < typename Left > V43pZ]YZ>  
struct value_return Y""-U3;T~  
  { Wpom{-  
template < typename T > 9kPwUAw  
  struct result_1 oF/5mh__(K  
  { E-,74B&H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A.9,p  
} ; W>b(hVBE  
qB3{65  
template < typename T1, typename T2 > fFXG;Q8&  
  struct result_2 =YX/]g|9K  
  { ]ABpOrg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]Jj\**  
} ; 8$avPD3jx  
} ; b5YjhRimS  
UTQ$sg|7p  
TX{DZ#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }~lF Rf  
HMNjQ 1y  
下面我们来剥离functor中的operator() * [*#cMZ   
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6G"AP~|0  
*BVkviqxz  
return l(t) op r(t) ).eT~e Gj  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *IzcW6 [9  
return op l(t) ^SCZ  
return op l(t1, t2) `>RJ*_aKEI  
return l(t) op e , zR  
return l(t1, t2) op /:>f$k4~h  
return l(t)[r(t)] Ygn"7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2F-!SI  
x]%e_  
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: 84P^7[YX>  
单目: return f(l(t), r(t)); h$ M+Yo+  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k ]x64hgm  
双目: return f(l(t)); ~BCSm]j  
return f(l(t1, t2)); pTZPOv#?Q  
下面就是f的实现,以operator/为例 0CY_nn#3  
"ffwh  
struct meta_divide E66e4?"  
  { w5jH#ja  
template < typename T1, typename T2 > ?/"@WP9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +S M $#  
  { P*/px4;6  
  return t1 / t2; /s6':~4  
} </<_e0  
} ; wd*i~A3+?  
ZeK*MPxQ  
这个工作可以让宏来做: oUZwZ_yKW  
) 0$7{3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4UoUuKzt  
template < typename T1, typename T2 > \ pRXA!QfO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W<;i~W  
以后可以直接用 +8[h&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @{.rDz  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 yuswWc '  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) TEB%y9  
sCaw"{5qc  
xXZ$#z\ Z,  
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 {Cs~5jYz  
N;D (_:^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OM]p"Jd  
class unary_op : public Rettype {AIP\  
  { RrLQM!~  
    Left l; 5<4njo?k  
public : {#q<0l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .D^k0V  
HeGGAjc  
template < typename T > xN2M| E]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -9-%_=6  
      { ZcX%:ebKS  
      return FuncType::execute(l(t));  AO;+XP=  
    } &X_I^*  
ZERUvk  
    template < typename T1, typename T2 > ({![  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X =S;8=N  
      { gq[}/E0e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Rjo6Pd{d<  
    } Du$kDCU  
} ; \ ;Hj,z\  
>?M:oUVDU  
#x#.@  
同样还可以申明一个binary_op 60~{sk~E  
*~4uF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F.?:Gd1  
class binary_op : public Rettype x:;8U i"&B  
  { UOF5&>MLb  
    Left l; Pc? d@tm  
Right r; |Uy hH^  
public : (5-"5<-@R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `;*=2M<c  
XnWr~h{b  
template < typename T > {FQ dDIj#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oX3Q9)  
      { `Lm ArW:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B_`A[0H  
    } p(nC9NGB  
- K}@Gp  
    template < typename T1, typename T2 > +?MjY[8j  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BEPDyy  
      { j/9FiuK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3KB)\nF#%  
    } +qpD>5#  
} ; 0plRsZ}  
wi*Ke2YKP  
Jd1eOeS  
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 D6bCC; h=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'ycs{}'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `{F8#    
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。 z(1h^.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^fnRzX  
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。。。 n{Jvx>);  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AP3SOT3I  
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) 3zWY%(8t4?  
下面是修改过的unary_op _PNU*E%s<  
O|7q,bEm^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Vize0fsD  
class unary_op uT]_pKm  
  { 5?9}^s4  
Left l; Vl^jTX5N  
  5I T'u3V  
public : B HZGQm  
s}|IRDpp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *i5&x/ds  
P|HY=RM a  
template < typename T > h]@Xucc  
  struct result_1 7jts;H=  
  { An]*J|nFIY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W'gCFX  
} ; pPQ]#v  
'O\K Wj{  
template < typename T1, typename T2 > Dvd.Q/f  
  struct result_2 ^Po\:x%o  
  { k qwS/s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T a/G  
} ; ?/dz!{JC  
,iSs2&$ m  
template < typename T1, typename T2 > 'kW`62AX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7 hnTHL  
  { F;q I^{m2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .^JID~<?#  
} > )#*}JI  
pk;bx2CP8  
template < typename T > T'Jw\u>"R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >@ H:+0h-  
  { 3: mF!  
  return OpClass::execute(lt(t)); qV iky=/-  
} Y 3KCIL9  
i>)Whr'e8  
} ; D\* raQ`n  
c$uV8_V  
%K ]u"  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 8(Z*Vz uu  
好啦,现在才真正完美了。 zac>tXU;  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9SAyU%mS:  
Pq7YJ"Z?:  
template < typename Right > LgUaX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !\|&E>Gy  
  { aN;L5;m#>{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZV;#ZXch  
} D"A`b{z  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 OkzfQ hC}  
cE]tvL:g  
#exE ~@fy-  
;2dhue  
7!MW`L/`  
十. bind HCHC~FNd  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  KsUsj3J  
先来分析一下一段例子 %j^=  
Atfon&^  
GVEjB;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I[[rVts  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "me J n/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GueqpEd2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 I"@5=m5  
我们来写个简单的。 IK %j+UB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H%faRUonz  
对于函数对象类的版本: uv_*E`pN~  
~f%gW  
template < typename Func > 4|++0=#D$  
struct functor_trait /5yW vra  
  { N{Is2Ia  
typedef typename Func::result_type result_type; 5,?9#n\E,  
} ; kv (N/G  
对于无参数函数的版本: ;AG5WPI  
CH9#<?l  
template < typename Ret > 7qzI]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [IV8  
  { Ns1u0$fg  
typedef Ret result_type; ~"=nt@M]  
} ; `86 9XE  
对于单参数函数的版本: bcj7.rh]'h  
YJ!6)d?C.  
template < typename Ret, typename V1 > X.T.^}=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YToRG7X#  
  { UTs0=:+,t  
typedef Ret result_type; Mw+]*  
} ; Wgx lQXi-B  
对于双参数函数的版本: ~^VcTSY@<L  
s*]1d*B!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H%])>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0kC!v,  
  { Sm,%>  
typedef Ret result_type; ,GR(y^S  
} ; C=hE@  
等等。。。 M:C*?;K:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KZDB\T  
TR: D  
template < typename Func >  "&C'K  
struct func_return },[j+wx  
  { =VY[m-q5  
template < typename T > @~a52'\  
  struct result_1 -?e~S\JH  
  { LClPAbr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?}lCS7&  
} ; ]qv/+~Qs>  
AK [9fxrE  
template < typename T1, typename T2 > ADHe! [6q  
  struct result_2 NTVG'3o  
  { ^(&:=r.PC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o.k#|q  
} ; g<{~f  
} ; 0Y"==g+ >f  
pK$^@~DE  
teM&[U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0BVMLRB  
5IMh$!/uc  
template < typename Func, typename aPicker > YHeB <v  
class binder_1 Jnv91*>h8  
  { S!g&&RDx  
Func fn; <y`yKXzBUV  
aPicker pk; e1+ %c9UQ  
public : Ui1K66{  
-{P)\5.L  
template < typename T > TWxMexiW  
  struct result_1 ,P9B8oIq  
  { !})+WSs'"s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \ &_ -  
} ; >#>YoA@S  
wmT3 >  
template < typename T1, typename T2 > :l*wf/&z  
  struct result_2 9 -TFyZYU  
  { J.O;c5wL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7dU X(D,?  
} ; 5Z;Py"%  
R$w=+%F  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "pHQ  
rtUd L,Hx  
template < typename T > t$UFR7XE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v8w N2[fC  
  { d5WE^H)E.  
  return fn(pk(t)); I#9K/[  
} =#>P !  
template < typename T1, typename T2 > qLPI^g,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } 10Dvt>+  
  { ,cbP yg  
  return fn(pk(t1, t2)); 2poU \|H  
} +  ^~n09  
} ; iAXx`>}m  
A 7TP1  
3HfT9  
一目了然不是么? 2@A7i<p  
最后实现bind ;N4mR6  
wV(_=LF  
n}._Nb 5  
template < typename Func, typename aPicker > 9Uk9TG5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V#sANi?mpo  
  { +/UInAM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7GPBn}{W  
} oTfEX4 t {  
%7L'2/Y2x  
2个以上参数的bind可以同理实现。   (+Er  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Rhr]ML  
\w`Il"}V  
十一. phoenix +LX&1GX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ok[R`99  
4#=^YuKaF1  
for_each(v.begin(), v.end(), 9N-mIGJ  
( 4$y|z{[< 5  
do_ eQYW>z'%,  
[ `%rqQnVB  
  cout << _1 <<   " , " a:P% r  
] C0kwI*)  
.while_( -- _1), cIq3En  
cout << var( " \n " ) =P2T&Gb  
) x#pT B.  
); m4kmJaM  
_u.l|yR  
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: cL`l1:j\}  
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 \)LY_D:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iaPY>EP1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6idYz"P %  
EV~_-YC   
WlG/7$  
template < typename Cond, typename Actor > Zb}=?fcL;@  
class do_while n1!u aUC  
  { Yz{UP)TC  
Cond cd; R=PjLH&)  
Actor act; y+X%qTB  
public : AMtFOXx%I  
template < typename T > 33 N5>}  
  struct result_1 TNiF l hq  
  { F1 MPo;e  
  typedef int result_type; ,!Ah+x  
} ; !f"@pR6  
o<%Sr*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} R#Ss_y  
F5E KWP  
template < typename T > b/2t@VlL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6IeHZ)jGj  
  { ~Uga=&  
  do v bh\uv&  
    { /A{znE  
  act(t); !o> /gI`  
  } u QCQ$  
  while (cd(t)); ;:' A{&0N  
  return   0 ; PBkKn3P3  
} 5w{_WR6,  
} ; Jd)|== yD  
Z=wLNmH  
6B|IbQ^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t0hg!_$bq  
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。 "y5c)l(Rg  
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。 =Ermh7,  
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。 x+^iEj`gk  
下面就是产生这个functor的类: @'~v~3 $S  
@XB/9!  
B&<Z#C:I  
template < typename Actor > vE&  
class do_while_actor ?1?m4i  
  { T4w`I;&v  
Actor act; ? NVN&zD]  
public : {fk'g(E8([  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p?5`+Z  
E+[K?W5  
template < typename Cond > .}]5y4UQ.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; iv3NmkP1  
} ; p6I@o7f  
opdi5 e)jK  
V"\t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .y[=0K:  
最后,是那个do_ WM*7p;t@)  
qDL9  
6(X(f;MEl  
class do_while_invoker %'@&j2j>  
  { e|xRK?aVBu  
public : r@k&1*&  
template < typename Actor > !=eui$]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  ;-U :t4  
  { c1!h;(&  
  return do_while_actor < Actor > (act); F&I^bkvh  
} # l}Y1^PDd  
} do_; _f2(vWCW;J  
Smg,1,=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q=g;TAXZl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /R@eOl}D  
最后来说说怎么处理break和continue 9?@M Zh  
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。 -:>Mi5/ s  
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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