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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Hyl%mJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '3tCH)s  
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, Xza(k  
>Eto( y"q  
f|c{5$N!  
s WvBv  
  class filler WIxy}3_to  
  { :J@ gmY:C  
public : L|7R9+ZG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _4So{~Gf1  
} ; |v%YQ R  
3z?> j]  
19)i*\+  
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: xGg )Y#  
YnAm{YyI  
x~~|.C ,  
.@U@xRu7|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \'D0'\:vz  
*Kg ks4  
mxC;?s;~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `(V3:F("@  
S`0(*A[W*  
q,|j]+9q  
\&3+D8H>n  
二. 战前分析 zP8lN(LA  
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。 d.d/<  
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 Id .nu/  
pJ"qu,w  
M`!H"R7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ChPmX+.i_  
  /* --------------------------------------------- */ vMH  
vector < int *> vp( 10 ); Ckuh:bs  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #rfiD%c  
/* --------------------------------------------- */ UECK:61Me  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); kfY}S  
/* --------------------------------------------- */ 6iE<T&$3P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Fj3a.'  
  /* --------------------------------------------- */ c9u`!'g`i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u?(d gJ  
/* --------------------------------------------- */ MaQqs=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :KP @RZm  
L+i=VGm0  
F_{Yo?_  
nT$SfGFj8  
看了之后,我们可以思考一些问题: Hd ={CFip  
1._1, _2是什么? +_oJ}KI  
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。 j-}O0~Jz  
2._1 = 1是在做什么? =K[yT:  
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。 "&?kC2Y|  
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。 zL0pw'4  
@:vwb\azVD  
|3"KK  
三. 动工 +lcbi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~P **O~  
:{l_FY436  
#r\4sVg  
.|fH y  
template < typename T > s-Tv8goNV  
class assignment AH7}/Rc  
  { []1C$.5DD  
T value; *P=VFP  
public : E4/Dr}4  
assignment( const T & v) : value(v) {} xOmi\VbM  
template < typename T2 > bwMm#f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0=1T.4+=  
} ; 2uW; xfeY  
3bH'H*2  
u `6:5k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c-6?2\]j@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vXZOy%$o  
%l[( Iw  
xfe+n$~ c  
U!\.]jfS  
  class holder e6$WQd`O  
  { Kis"L(C  
public : &}B|"s[  
template < typename T > BW*rIn<?G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }WXi$(@v  
  { ENs&RZ;  
  return assignment < T > (t); hhc,uJ">!  
} +',S]Edx  
} ; FWgpnI\X|{  
8'io$ 6d=  
k,+0u/I  
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: yl+gL?IES  
JU&c.p /  
  static holder _1; r52gn(,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Txb#C[`  
M!D3}JRm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1^JS Dd  
而不用手动写一个函数对象。 R8Fv{7]c  
?J~_R1Z  
;+ hH  
H8}oIA"b  
四. 问题分析 60?%<oJ oH  
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。 '!~)?C<  
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。 K_Eux rPn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '3^'B0 3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3 {sVVq5Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^>v+( z5R  
B>P{A7Q  
五. 问题1:一致性 TJXT-\Vk  
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?| |[b{)s?x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t!7-DF|N  
ZyFjFHe+  
struct holder v_GUNRs  
  { e^1Twz3z  
  // gT6jYQ  
  template < typename T > D_zZXbNc  
T &   operator ()( const T & r) const suDQ~\ n  
  { R.yvjPwJ  
  return (T & )r; V+9 MoT?8  
} CB}2j  
} ; SSMHoJGm  
J)p l|I  
这样的话assignment也必须相应改动: q9s=~d7  
Jij*x>K>y  
template < typename Left, typename Right > T</F 0su|  
class assignment 6?c7$Y  
  { NU2;X (z[  
Left l; tf`^v6m%]  
Right r; L$M9w  
public : ?hy&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *VxgARIL  
template < typename T2 > /jJw0 5;L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } R~ q]JSIC@  
} ; |Ds1  
-m~#Bq  
同时,holder的operator=也需要改动: PALc;"]O  
oe-\ozJ0  
template < typename T > 0oIe> r  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4 "'~NvO  
  { 9InVQCf2J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4^|3TntO  
} svH !1 b  
'm kLCS  
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。 &&>ekG 9@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YS"=yye 3e  
;>7De8v@@  
return l(rhs) = r; ~2-1 j  
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。 w ;^ra<*<+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >tW#/\x{  
sLxc(d'A  
template < typename Tp > &0JI!bR(  
class constant_t n /m G|)Xt  
  { Lt>IX")  
  const Tp t; O6^]=/wd  
public : @b2aNS<T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aAUvlb  
template < typename T > =Jb>x#Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %n9aaoD  
  { P+/e2Y  
  return t; tK\~A,=  
} C]A.i2o8  
} ; 1yu4emye4  
#S"nF@   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r* Ca}Z  
下面就可以修改holder的operator=了 YNi.SXH  
{R6ZKB  
template < typename T > $6SW;d+>n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R8'RA%O9J  
  { Ds:'Lb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rFL;'Cj@  
} t1x1,SL  
@~a%/GQ#n*  
同时也要修改assignment的operator() TarY|P7_  
1iF1GkLEq  
template < typename T2 > pYf-S?Y/V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b OY |H~  
现在代码看起来就很一致了。 d7bS wL  
EXqE~afm2  
六. 问题2:链式操作 S30%)<W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Mb*?5R6;  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 92oFlEJ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 hp|YE'uYT  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ncT&Gr   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =@~Y12o?%  
3/eca  
template < typename T > ey$&;1x#5  
struct result_1 Slc\&Eb  
  { }Jj}%XxKs  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s!$a \k  
} ; :Zw2'IV  
AH~E)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: R.<g3"Lm>  
{E|$8)58i  
template < typename T > (TT}6j  
struct   ref \ @2R9,9E  
  { V(!V_Ug9.  
typedef T & reference; $/Uq0U  
} ;  a0)QH  
template < typename T > !R`{ TbN  
struct   ref < T &> ~*];pV]A[  
  { KHvYUTY  
typedef T & reference; /od@!/  
} ; [j+sC*  
[v!f<zSQK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 19%i mf  
E|shs=I  
template < typename T > 1EX;MW-p<T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #&e-|81H  
  { Q S;f\'1bb  
  return l(t) = r(t); +] {G@pn  
} &s>Jb?_5Mx  
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。 S)"Jf?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )MT}+ai  
tw)mepwB  
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 ^E>3|du]O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~WF\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7D_=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +G>\-tjSD  
最后的布局是: @d1Q"9}B  
                Add 4 s9LB  
              /   \ >9Vn.S  
            Divide   5 QIFgQ0{  
            /   \ w7&A0M  
          _1     3 `N8O"UcoBo  
似乎一切都解决了?不。 J C}D` h  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 <(#ej4ar,  
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。 6j|{`Zd)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: j3ls3H&  
gbD KE{  
template < typename Right > 2y1Sne=<Kb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HTTC TR  
Right & rt) const % |L=l{g  
  { `){.+S(5C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %E;'ln4h&,  
} Qn2&nD%zi  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #~=Ry H  
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。 \a3+rN dj  
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。 +&H4m=D-#a  
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。 XL/u#EA0<  
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。 sNFlKQ8)Q  
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? n~Lt\K:  
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: 3Tm+g2w2V8  
~pky@O#b  
template < class Action > % A0/1{(  
class picker : public Action |;{6& S  
  { 1G`Pmh@  
public : 3o/[t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dqcL]e  
  // all the operator overloaded L-&\\{ X  
} ; `kSZX:=};  
iH'p>s5L  
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。 bcz:q/f}@  
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: 7a}k  
0b 54fD=  
template < typename Right > Vi|#@tC'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wb ;xRP"w  
  { \z)%$#I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NwfVL4Xg  
} g 0E'g  
QTnP'5y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o5)<$P43  
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。 e+=K d+:k  
iN.n8MN=I  
template < typename T >   struct picker_maker $<OD31T  
  { y>ktcuML  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !H\F2Vxs  
} ; ~F#j#n(=`q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^=*;X;7  
  { ]I6  J7A[  
typedef picker < T > result; &xExyz~`  
} ; lk=<A"^S  
!ubD/KE  
下面总的结构就有了: -I%5$`z  
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。 J9 I:Q<;  
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。 u]G\H!Wk Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A?0Nm{O;3v  
至此链式操作完美实现。 -ze J#B)C  
x|29L7i  
CU~PT.  
七. 问题3 M UwMb!Z.s  
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。 onV>.7sG  
iJ|uvPCE  
template < typename T1, typename T2 > Y|/ 8up  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VS|2|n1<6  
  { YHl;flv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VG~Vs@c(  
} KG{St{uJ  
@KUWxFak  
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: EBmt9S  
yF/jFn  
template < typename T1, typename T2 > m) D|l1AtF  
struct result_2 .tr!(O],h  
  { V^~:F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k|f4Cf,  
} ; \.}c9*)  
)=-szJjXZ  
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? S`]k>' l  
这个差事就留给了holder自己。 a-J.B.A$Z/  
    Yz93'HDB  
J|rq*XD}q  
template < int Order > |vzl. ^"-  
class holder; K~ EmD9  
template <> lk80#( :Z  
class holder < 1 > -H-~;EzU  
  { 6-ils3&  
public : 3T0"" !Q  
template < typename T > j_ 7mNIr  
  struct result_1 t.C5+^+%  
  { < FAheE+  
  typedef T & result; J4U1t2@)9  
} ; Qe(:|q _  
template < typename T1, typename T2 > m~ee/&T  
  struct result_2 Srd4))2/0  
  { T&7qC=E#5  
  typedef T1 & result; 6D_D';o  
} ; MnW+25=N  
template < typename T > f(7GX3?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?|Zx!z ($  
  { g< .qUBPKX  
  return (T & )r; Ny)X+2Ae  
} B4 }bVjs  
template < typename T1, typename T2 > El"Q'(:/U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0+b1vhQ  
  { ,5<Cd,`*  
  return (T1 & )r1; iO; 7t@]-  
} @pU)_d!pJ  
} ; a C)!T  
x ]ot 2  
template <> ^pk7"l4Xm  
class holder < 2 > U~7c+}:c  
  { 0_t!T'jr7  
public : sCHJ&>m5-  
template < typename T > y"wShAR  
  struct result_1 |LKXOU c  
  { u\JNr}bL  
  typedef T & result; jEJT-*I1+  
} ; u,4eCxYE$  
template < typename T1, typename T2 > Thit  
  struct result_2 v|2T%y_ u  
  { }RqK84K  
  typedef T2 & result; uu687|Pm  
} ; (Ep\Z 6*  
template < typename T > L*JjG sTH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  ; 4~hB  
  { wj0\$NQ=x  
  return (T & )r; N87B8rDl  
} HyWCMK6b  
template < typename T1, typename T2 > E< fVZ,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P";'jVcR  
  { ~e@z;]CiY  
  return (T2 & )r2; +srGN5!  
} M/K5#8Arj  
} ; Q'0d~6n&{  
G'A R`"F  
sON|w86B  
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> >。 ea')$gR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C3YT1tK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w`zTR0`  
E^eVvP4uC@  
return l(i, j) = r(i, j); ixD)VcD-f  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CzEd8jeh7  
 kPLxEwl  
  return ( int & )i; W6/yn  
  return ( int & )j; y h9*z3  
最后执行i = j; Ciz X<Cr}  
可见,参数被正确的选择了。 ~R92cH>L  
R*2E/8Ia  
omBoo5e  
"a U aotx  
G<v&4/\p`M  
八. 中期总结 WI-1)1t  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ?<'}r7D   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #4 pB@_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SI-Ops~e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'SF<_aS(  
NHZz _a=  
s,&Z=zt0R  
JnM["Q=`  
'(|ofJe!  
hx]?&zT@  
九. 简化 SNI)9k(T{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 03#lX(MB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;@|n @ax  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 7E~;xn;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,1o FPa{?  
  +-*/&|^等 j+  0I-p  
2. 返回引用。 VS8Rx.?  
  =,各种复合赋值等 ]-/VHh  
3. 返回固定类型。 ?2Py_gkf  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :!!at:>  
4. 原样返回。 Qn)a/w-  
  operator, b B3powy9  
5. 返回解引用的类型。 UrEs4R1#  
  operator*(单目) + @s"zp;F  
6. 返回地址。 O[JL+g4  
  operator&(单目) 6G""I]uT  
7. 下表访问返回类型。 `&ckZiq  
  operator[] .5ha}=z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .jWC$SVR  
  operator<<和operator>> zue~ce73J  
^sLdAC  
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。 Cd}<a?m,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VQ9/Gxdeo  
n[Y~]  
template < typename Left > 5uj?#)N  
struct value_return );&:9[b_  
  { H%Q7D-  
template < typename T > H*'IK'O  
  struct result_1 E92KP?i  
  { mb^~qeRQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |imM# wF  
} ; hy"\RW  
0[?Xxk}s0  
template < typename T1, typename T2 > ?QdWrE_  
  struct result_2 Uf;^%*P4  
  { )cMh0SGcM1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ML56k~"BL  
} ; -Cc^d!::  
} ; 5f K_Aq{  
<&g,Nc'5C  
'$]97b7G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8\A#CQ5b  
eiaFaYe\  
下面我们来剥离functor中的operator() [MM~H0=s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !Pfr,a  
7CURhDdk  
return l(t) op r(t) m'=Crei  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uGK.\PB$  
return op l(t) F8,RXlGfA[  
return op l(t1, t2) ,G?WAOy,  
return l(t) op h_,i&d@(  
return l(t1, t2) op j@3Q;F0ba  
return l(t)[r(t)] q\4Xs$APq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9W1YW9rL  
~H<6gN<j(.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~/iKh1 1  
单目: return f(l(t), r(t)); 6wjw^m0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1FL~ndJs  
双目: return f(l(t)); ZdWm:(nkU  
return f(l(t1, t2)); 6Vnsi%{  
下面就是f的实现,以operator/为例 x}I+Iggi  
J$w<$5UY  
struct meta_divide C]`$AqKl  
  { qv KG-|j  
template < typename T1, typename T2 > z3m85F%dR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WUXx;9>  
  { yfjWbW  
  return t1 / t2; 6@F9G 4<Z  
} sW'AjI  
} ; +`3)oPV)  
`w7v*h|P  
这个工作可以让宏来做: Kaqc74Mv  
XZ]uUP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @&3EJ1  
template < typename T1, typename T2 > \ jTtu0Q|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;LPfXpR  
以后可以直接用 ^Hnb }L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CMG&7(MR  
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 #3@rS  
(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。。。) g-</ua(j  
DIfaVo/"  
^]0Pfna+N  
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 :tB1D@Cb6  
c&?m>2^6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Sc1 8dC0  
class unary_op : public Rettype gpvYb7Of0  
  { kY|utoAP  
    Left l; %i9E @EV  
public : gw3K+P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mCsMqDH  
CR`Q#Yi  
template < typename T > SpLzm A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5z8d} I  
      { b"uu  
      return FuncType::execute(l(t)); P%:wAYz1^O  
    } ~"&|W'he[  
vkx7paY_  
    template < typename T1, typename T2 > n,V[eW#m'L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c"n\cNP<  
      { M4oy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); r?lf($ D*  
    } r4XK{KHn  
} ; p;59?  
y^,1a[U.  
*yt=_Q  
同样还可以申明一个binary_op mAj?>;R2$2  
3G)#5 Lf<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L_uVL#To  
class binary_op : public Rettype %S@ZXf~:  
  { ^& tZ  
    Left l; 9N%We|L,c  
Right r; n.`($yR_  
public : 6xe*E[#k\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \FbvHr,  
:0j?oY~e  
template < typename T > q77;ZPfs8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jk; clwyz/  
      { +,T RfP Fb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -aPg#ub  
    } |+FubYf?$  
 3s,g*  
    template < typename T1, typename T2 > j^j1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W#4 7h7M  
      { SO|NaqWa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cz#rb*b  
    } l6T-}h:=  
} ; dUeN*Nq&(,  
Ja7R2-0ii#  
?*G|XnM&  
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 uB]7G0g:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $<dH?%!7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $Uq|w[LA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :t"^6xt  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^e2VE_8L  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 fn jPSts0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F 5bj=mI  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) n71r_S*  
下面是修改过的unary_op gq4Tb c oA  
?K$(817  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oo/qb`-6  
class unary_op NR 5gj-B[  
  { =1FRFZI!j  
Left l; o lR?n(v  
  q 6:dy  
public : Uu10)/.LC  
U8s2|G;K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !=*g@mgF  
T] f ;km  
template < typename T > Ex Y]Sdx  
  struct result_1 9N#_( uwt  
  { 0rQMLx  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E<{ R.r  
} ; <.x{|p  
Thp[+KP>  
template < typename T1, typename T2 > #vz7y(v  
  struct result_2 )Ys x}vSZ  
  { VZp5)-!\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =57>!)  
} ; |k )=0mCz  
O%WIf__Q  
template < typename T1, typename T2 > 6y-@iJ*ld;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2RVN\?s:  
  { (R[[Z,>w.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m4[;(1  
} |{z:IQLv  
FZ{h?#2?  
template < typename T > [SjqOTon{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %+aCJu[k(z  
  { (+w*[qHe  
  return OpClass::execute(lt(t)); G)AqbY  
} MD}w Y><C  
f&N gS+<K$  
} ; =J]&c?I  
,Q3T Tno ,  
afCW(zH p  
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 ?(@ 7r_j  
好啦,现在才真正完美了。 JinUV6cr  
现在在picker里面就可以这么添加了: a kkNI3  
N~nziY*C,*  
template < typename Right > !4ocZmj\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _>o:R$ %}  
  { iQ0KfoG?U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rX U  
} 7m47rJyW4  
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。 [7:,?$tC  
XnH05LQ  
@JiLgIe `  
u%GEqruo[  
%HhBt5w  
十. bind ,5P0S0*{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [CTnXb  
先来分析一下一段例子 '9%\;  
B5,N7z34F  
<X#C)-.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }g@v`5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 V%t.l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 zF@/K`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Q8$}@iA[  
我们来写个简单的。 &.F4 b~A7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i9:C4',sw0  
对于函数对象类的版本: !K#qeY}  
a)!o @  
template < typename Func > p . %]Q*8  
struct functor_trait xEa\f[.An  
  { i:dR\|B  
typedef typename Func::result_type result_type; f'F?MINJP  
} ; Q*GN`07@?d  
对于无参数函数的版本: mwO6g~@ `  
%J}xg^+f  
template < typename Ret > *j|~$e}C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3h]g}&k  
  { zWnX*2>b  
typedef Ret result_type; YByLoM*  
} ; g%aYDl  
对于单参数函数的版本: pP1|&`}ux  
TbMW|0 #w  
template < typename Ret, typename V1 > "6A ` q\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B  5L2<  
  { EX*HiZU>  
typedef Ret result_type; (xycJ`N  
} ; I2XU(pYU  
对于双参数函数的版本: g%o(+d  
y4yhF8E>;U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A]*}HZ ,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +tB=OwU%0  
  { pR<`H'  
typedef Ret result_type; "2!&5s,1p  
} ; C-xr"]#]  
等等。。。 @b\$yB@z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1> ?M>vK  
$yP*jO4i  
template < typename Func > 5; C|  
struct func_return VCYwzB  
  { , };& tR  
template < typename T > 'I|v[G$l  
  struct result_1 j\yjc/m  
  { H;is/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !6 #X>S14  
} ; 'JtBZFq  
P-[-pi@  
template < typename T1, typename T2 > #I.+aV+2oQ  
  struct result_2 u$z`   
  { &md`$a/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  OHN_  
} ; RIR\']WN  
} ; _1X!EH"  
BX/8O<s0  
?JbilK}a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 NCXRevE  
P.se'z)E  
template < typename Func, typename aPicker > W<{h,j8  
class binder_1 |o"?gB}Dh  
  { sQ3 [<  
Func fn; QP==?g3  
aPicker pk; JBj]najN  
public : xh-o}8*n"  
#!B4 u?"m  
template < typename T > Ng&%o  
  struct result_1 :]K4KFM  
  { 299H$$WS,Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >dXGee>'M  
} ; j8i[ONq^  
>IafUy  
template < typename T1, typename T2 > te`$%NRl  
  struct result_2 W ~<^L\Lu  
  { u~N?N W Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iO$8:mxm0?  
} ; Cl.x'v  
[|wZ77\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sfH_5 #w  
5&g@3j]  
template < typename T > \<h0Q,e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $QF{iV@6d4  
  { uh_RGM&  
  return fn(pk(t)); ,oe <  
} x^qVw5{n  
template < typename T1, typename T2 > _%Bi: HG0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2>9C-VL2  
  { hF?1y`20  
  return fn(pk(t1, t2)); 1#g2A0U,  
} L&8~f]  
} ; jwe*(k]z  
lgAoJ[  
g9pZ\$J&  
一目了然不是么? ~\SGb_2  
最后实现bind mM~qBrwL  
Mexk~z A^  
;a!S!% .h  
template < typename Func, typename aPicker > P{`C^W$J^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 234p9A@  
  { @u+]aI!`-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 68|E9^`l  
} urc| D0n  
K g*Q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G't$Qx,IC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 GKqm&/M*=  
;O5zUl-`  
十一. phoenix Ty\R=y}}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5ta `%R_  
(#c*M?g3  
for_each(v.begin(), v.end(), f`(UQJ  
( M^Yh|%M  
do_ ja'T+!k  
[ ,,.QfUj/&  
  cout << _1 <<   " , " 6- YU[HF  
] tT8%yG}  
.while_( -- _1), {W`%g^Z|H  
cout << var( " \n " ) 8%mu8l  
) ,KZ~?3$yj  
); =?* !"&h  
UgRiIQMq.  
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: ODN /G%l  
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 g-k|>-h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *R,5h2;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7+cO_3AB  
**0~K";\  
dDMJ'  
template < typename Cond, typename Actor > *Q.>-J<S  
class do_while aK~8B_5k8  
  { P;no?  
Cond cd; B@))8.h]  
Actor act; rHI{aO7  
public : := V[7n])  
template < typename T > jd"@t*ZV  
  struct result_1 U>SShpmZA  
  { }6~hEc*/"  
  typedef int result_type; M0"_^?  
} ; y<3-?}.aZ  
fbvL7* (  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n&/ `  
1.hyCTnI  
template < typename T > hfB%`x#akQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (,2S XV  
  { (lqC[:  
  do SulY1,  
    { gVuFHHeUz  
  act(t); V Q@   
  } e%M;?0j  
  while (cd(t)); Ne!lH@ql  
  return   0 ; wQf-sk#  
} ?j.,Nw4FC  
} ; {YC@T(  
]/6z; ~3U  
H8jpxzXv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1GRCV8 "Z^  
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。 8Fh)eha9f  
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。 372rbY  
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。 .Hm>i  
下面就是产生这个functor的类: 3}1u\(Mf  
%;' s4ly  
FV!q!D  
template < typename Actor > ^\% (,KNo  
class do_while_actor 8,%^ M9zBP  
  { gJ{)-\  
Actor act; Fo_sgv8O<  
public : ~?}Emn;t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !< ";cw(q  
J;e2&gB  
template < typename Cond > C) s5D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0+ '&`Q!u  
} ; 5tk AFb4P  
=qIp2c}Rx  
\)[j_^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 00y!K m_D  
最后,是那个do_ $%Kf q[Q  
<lPG=Xt  
3d]S!=4H"  
class do_while_invoker *fxG?}YT  
  { 0d&6lqTo  
public : NI]N4[8(  
template < typename Actor > SfyQ$$Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CRE3icXbQ  
  { 'H!Uh]!  
  return do_while_actor < Actor > (act); R n[cW5Y<  
} am'7uy!ka~  
} do_; kzLsoZ!I  
X_h}J=33Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? cT,sh~-x,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m(!FHPvN  
最后来说说怎么处理break和continue j^JPZ{ej ?  
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。 [q -h|m  
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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