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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o|nj2.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b:S#Sz$  
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, )up!W4h6o  
Z=Oo%lM6B  
2EOt.4cP  
;TK:D=p4  
  class filler ,zLi{a6  
  { /EOtK|E  
public : @Kd lX>i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Cp_YIcnEJ  
} ;  @GYM4T  
bqMoO7&c  
TWC^M{e  
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: 7ST[XLwt%}  
TCSm#?[B  
u=I>DEe@ c  
]~z2s;J{/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ESZ6<!S  
b "4W` A  
SLc6 ]?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'W~O ?  
=^P<D&%q  
j`\}xDg  
D'>yu"  
二. 战前分析 1(Kd/%]{  
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。 ;&|ja]r  
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 TZq']Z)#  
:_tsS)Q2m  
%cD7}o:u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5M~\'\;  
  /* --------------------------------------------- */ IiACr@[?e  
vector < int *> vp( 10 ); :Q\b$=,:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Xv'M\T}6C+  
/* --------------------------------------------- */ bf `4GD(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); DB yRP-TH  
/* --------------------------------------------- */ +>oVc\$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }Y5Sf"~M  
  /* --------------------------------------------- */ UKx91a}g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,c6ID|\  
/* --------------------------------------------- */ oSt-w{ !  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); EeKEw Sg  
r}P{opn$t  
laqW {sX^5  
DY6wp@A  
看了之后,我们可以思考一些问题: cT8jG ,+"}  
1._1, _2是什么? =F ZvtcCa  
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。 R tn.cSd  
2._1 = 1是在做什么? /r|^Dc Nx  
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。 6tM CpSJ  
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。 u|\Lb2Kb:  
~) }npS;  
D:llGdU#2  
三. 动工 j]6j!.1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ocy fU=}X  
X LPO_ tD  
"!gd)^<e  
L&lNpMT  
template < typename T > i7}) VDsZ  
class assignment u(SdjLf:  
  { ;y?,myO  
T value; jj#K[@u  
public : v\t$. _at  
assignment( const T & v) : value(v) {} LI?rz<H!D  
template < typename T2 > o\8yYX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L^)&"6oSa  
} ; 7 #_{UJ%  
 x9 <cT'  
]]+wDhxH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :a3Pnq$]E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p SASMc@  
}@}jwi)l  
y1/$dn  
A[Juv]X  
  class holder p,@_A'  
  { u Y/Q]N T  
public : &`<j!xlG  
template < typename T > 8(D>ws$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y`=A$>A  
  { yjpV71!M  
  return assignment < T > (t); ?K{CjwE.M  
} ycRy! 0l  
} ; dV8mI,h  
qr(SAIX"  
<O>r e3s  
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: 9>qR6k ?  
wa W2$9O  
  static holder _1; A5+vzu^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %? _pSH}$!  
d)(61  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Zo22se0)  
而不用手动写一个函数对象。 nvxftbfE^D  
N9Yc\?_NU_  
Tul_/`An  
|~CN]N  
四. 问题分析 ;58l_ue  
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。  s6 w</  
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。 Z6X?M&-Lz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 veAGUE %3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5Y"lr Y38  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *\I?gDON  
myFj w@  
五. 问题1:一致性 Z= dEk`  
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?| .ev'd&l.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^$24231^  
' V;cA$ $  
struct holder H6x~mZu_:T  
  { @X"p"3V  
  // a84^"GH7  
  template < typename T > `pE~M05  
T &   operator ()( const T & r) const %.BbPR7?h  
  { 6YQ&+4   
  return (T & )r; 1-1x,U7w  
} 8k]'P*9ulz  
} ; jhUab],  
pA+W 8v#*  
这样的话assignment也必须相应改动: sbrU;X_S  
x;l\#x/<  
template < typename Left, typename Right > "ZNiTND  
class assignment P(d4~hS  
  { )Rn}4)9!iT  
Left l; pcv(P  
Right r; x,STt{I=  
public : *]p]mzc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j\("d4n%C  
template < typename T2 > $OHY^IE(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SY["dcx+  
} ; .:*V CDOM  
AM1J ^Dp  
同时,holder的operator=也需要改动: lKrD.iYt8  
OA_:_%a(  
template < typename T > LXG,IG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Mje6Q  
  { d3+pS\&IX?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x1]^].#Eo  
} 0"kNn5  
+iir]"8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 uR|Jn)/m(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y{B|*[xM  
zJOjc/\  
return l(rhs) = r; G7DEavtr  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9;k_"@A6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l!<Nw8+U  
Rgw\qOb  
template < typename Tp > H*!j\|v0  
class constant_t d%\ {,  
  { wLPL 9  
  const Tp t; [iwn"e  
public : [bIdhG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M])Y|}wv8  
template < typename T > `$jc=ZLm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VJS|H!CH  
  { 0"(5\T  
  return t; G)';ucs:,  
} Pq>r|/~_  
} ; {v}f/ cu  
AKC';J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r;t0+aLc*  
下面就可以修改holder的operator=了 $U<so{xn%  
PGsXB"k<8  
template < typename T > WLQm|C,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P&V,x`<Z  
  { mEmznA  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fmXA;^%  
} L"&j(|{  
XL>c TM  
同时也要修改assignment的operator() '^'vafs-/@  
".O+";wk  
template < typename T2 > x1W<r)A )r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y5 $h  
现在代码看起来就很一致了。 a?.hvI   
J4#t1P@Na  
六. 问题2:链式操作 Kgbgp mW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +N: K V}K  
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。 rP>iPDf  
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。 5m!FtHvm1  
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。 Cb7f-Eag  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tI|?k(D  
Q>] iRx>MZ  
template < typename T > {1;j1|CI  
struct result_1 .i>; ?(GH  
  { %Wkvo-rOq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;t{Ew+s  
} ; $-[V)]h  
Q<3=s6@T  
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: XZLo*C!MG  
Jp=eh   
template < typename T > ME7jF9d  
struct   ref tI0d!8K  
  { 1T a48  
typedef T & reference; , \ |S BS  
} ; Q3vC^}Dmr  
template < typename T > 4d#w}  
struct   ref < T &> NJ^`vWi  
  { {O9CYP:  
typedef T & reference; [x ?38  
} ; ` =g9Rg/<  
wN\%b}pp  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Gkv<)}G  
n#[-1 (P  
template < typename T > k3h,c;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2F[smUL  
  { 1Y:lFGoe  
  return l(t) = r(t);  h%0/j  
} I&?(=i)N  
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。 q{5wx8_U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O}I8P")m  
 Veo:G{  
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 (xf_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5@ecZ2`)+h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 19Xc0ez  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m=<Tylv  
最后的布局是: u[q1]]   
                Add 6ziiV _p  
              /   \ l2QO\O I9m  
            Divide   5 ]fvU}4!  
            /   \ $_CE!_G&)  
          _1     3 =p,+a/*  
似乎一切都解决了?不。 rVgz+'rFD[  
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。 aT1T.3 a  
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。 9otA5I^v  
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: wegu1Ny  
*{8<4CVv  
template < typename Right > bCr) 3,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _xT=AF9~o  
Right & rt) const S*-n%D0q5  
  { k~Qb"6n2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7\m.xWX e  
} sVtx h]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <`,pyvR Kv  
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。 4A^=4"BCV  
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。 !Z[dK{ f"  
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。 JRt^YX  
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。 v-M3/*  
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? bfy `UZr  
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: 6X2>zUHR  
D%GB2-j R  
template < class Action > W`_pjld  
class picker : public Action vH/ z|<  
  { NfvvwG;M  
public : Y [Jt+p]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UmYReF<<_  
  // all the operator overloaded :+,>0%  
} ; |M]#D0v  
wv0d"PKTS  
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。 SFCKD/8  
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: to{/@^ D  
0f~7n*XH  
template < typename Right > u=NpL^6s<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \?uaHX`1  
  { I;H6E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d#P3 <  
} CA%p^4Q  
rI34K~ P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c&r8q]u  
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。 rvO7e cR"  
~>u]ow=  
template < typename T >   struct picker_maker w:xLg.Eq6  
  { "Y0:Y?Vz"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *)0bifw$&  
} ; gI8r SmH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &Fo)ea  
  { #eSVFD5ZU  
typedef picker < T > result; q>:>f+4  
} ; 7 j$ |fS  
[=M0%"  
下面总的结构就有了: BzBij^h  
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。 %\6ns  
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。 P'f0KZL;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 62lG,y_L  
至此链式操作完美实现。 mUW|4zl i}  
uim4,Zm{  
Q79& Q04XN  
七. 问题3 \Y.&G,?  
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。 5sJi- ^  
Pw:(X0@  
template < typename T1, typename T2 > Hik8u!#P  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fy|ycWW>8  
  { ^Q!qJav  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3C'`c=  
} /3|uU  
'5xf?0@s.  
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: ;%"YA  
c@u)m}V  
template < typename T1, typename T2 > i!8 o(!I  
struct result_2 o('W2Bs-o  
  { 'Gwa[ |6i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wn*<.s  
} ; |Y' xtOMX  
U 7mA~t2E  
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? mNkS!(L6  
这个差事就留给了holder自己。 R^zTgyr  
    ]jo^P5\h>  
1(!w xJ  
template < int Order > &4M0 S+.  
class holder; v&g(6~b_>  
template <> VsS. \1  
class holder < 1 > APxy %0Q  
  { i! G^=N  
public : vt{s"\f  
template < typename T > (I3:u-A  
  struct result_1 V9xZH5T8^  
  { |rJ1/T.9  
  typedef T & result; TAz #e  
} ; (?MRbX]@  
template < typename T1, typename T2 > &1O[N*$e  
  struct result_2 zTi %j$o  
  { `P1jg$(eA  
  typedef T1 & result; }'HJVB_  
} ; :%GxU;<E{  
template < typename T > oXw}K((|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?^iX%   
  { Jej P91  
  return (T & )r; 5`mRrEA  
} z_fR?~$N2  
template < typename T1, typename T2 > ,a_F[uK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `P;fD/I  
  { i<<NKv8;  
  return (T1 & )r1; B"N8NVn  
} {XYv &K  
} ; R_4]6{Rm  
`jY*0{  
template <> :UjHP}s  
class holder < 2 > PMr {BS  
  { S-^y;#=  
public : q^}QwJw  
template < typename T > ;)ff Gg>  
  struct result_1 mo%9UL,#W  
  { Zw(*q?9\  
  typedef T & result; s=`1wkh0  
} ; 0ZQ|W%tS  
template < typename T1, typename T2 > y7M"Dr%t^  
  struct result_2 `5}XmSJ?5  
  { $LUNA.  
  typedef T2 & result; h>B>t/k?  
} ; =x "N0p  
template < typename T > 2!QS&i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?_9cFo59:  
  { | >xUgpQi  
  return (T & )r; [~$Ji&Dd  
} >W 2Z]V  
template < typename T1, typename T2 > G hH0-g{-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e* gCc7zz  
  { hg7`jE&2  
  return (T2 & )r2; d!) &@k  
} ,sPsL9]$  
} ; rtcY(5Q  
MtOA A  
fd >t9.  
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> >。 = ! D<1<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H?8uy_Sc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \~ O6S`,  
kQlXcR  
return l(i, j) = r(i, j); & i|x2; v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W2h^ShG  
P\bW kp0  
  return ( int & )i; <~# ZtD$G  
  return ( int & )j; `+]9+:tS  
最后执行i = j; !?B9 0(  
可见,参数被正确的选择了。 Qz&I~7aoyV  
;;BQuG  
+s&+G![  
w2y{3O"p=  
lPm'>, }Y  
八. 中期总结 _[h1SAJ  
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: Ni IX^&N1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N(mhgC<O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -[OGZP`8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *1iJa  
drT X  
-Zfzl`r  
cT^,[ 3i:c  
eG26m_S=  
M`HXUA4  
九. 简化 J'tc5Ip!}V  
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。 ew B&PR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %t M]|!yw  
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: 5o\yhYS:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '7[{ISBXU  
  +-*/&|^等 En 3Q%  
2. 返回引用。 @TC_XU)&  
  =,各种复合赋值等 :av6*&+  
3. 返回固定类型。 c_a*{L|c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Bn*D<<{T  
4. 原样返回。 `/ix[:}m^  
  operator, Fs_V3i3|L  
5. 返回解引用的类型。 J!%Yy\G  
  operator*(单目) Q/4g)(~J  
6. 返回地址。 q.i@Lvu#  
  operator&(单目) Q)yhpwrX  
7. 下表访问返回类型。 mJ0nyjX^  
  operator[] ?1}1uJMj-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j['Z|Am"l  
  operator<<和operator>> pgT{#[=>  
R{)Sv| +`  
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。 Y cE:KRy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X4*{CM  
mzTF2K  
template < typename Left > KZeRbq2 jJ  
struct value_return \p1H" A  
  { 20;M-Wx  
template < typename T > qJB9z0a<Ov  
  struct result_1 u*`acmS>N  
  { *>rpcS<l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rP,i,1Ar 4  
} ; /Q5pA n-u  
-wlob`3  
template < typename T1, typename T2 > =UA-&x@  
  struct result_2 F7UY>z3jL  
  { Hk8:7"4Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F6Zl#eL  
} ; KbVV[ *  
} ; 7qA);N  
K97lP~Hu  
z.oDH<1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -QCo]:cp  
Z'<=06  
下面我们来剥离functor中的operator() ^*'|(Cv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j#y_#  
z^I"{eT8  
return l(t) op r(t) Qpiv,n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wcP0PfY  
return op l(t) ~ C6< 75  
return op l(t1, t2) 9+h9]T:9  
return l(t) op 8e)k5[\m  
return l(t1, t2) op [ivz/r(Rj  
return l(t)[r(t)] @^} % o-:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,7SLc+  
d|]F^DDuI  
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: ukv _bw  
单目: return f(l(t), r(t)); ?/)Mt(p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :h0as!2@dp  
双目: return f(l(t)); v>.nL(VLjP  
return f(l(t1, t2)); cEi{+rfZd|  
下面就是f的实现,以operator/为例 |gx{un`  
l/[@1(F  
struct meta_divide =|S8.|r+  
  { xZPSoxu  
template < typename T1, typename T2 > _ZIaEJjH/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  >>Hsx2M  
  { 4?g~GI3  
  return t1 / t2; z|F>+6l"Y7  
} |M  `B  
} ; rAIX(2@cR_  
8^&)A b  
这个工作可以让宏来做: lF5;K c  
B o.x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ xT{qeHeZ9,  
template < typename T1, typename T2 > \ )QaI{ z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2{!'L'km  
以后可以直接用 a+szA};  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $&EZVZ{r  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 s ,\w00-:  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Hs~M!eK  
_A kc7"  
,ZV<o!\  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _s (0P*  
: RnjcnR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KMhoG.$Ra  
class unary_op : public Rettype aoz+g,1 //  
  { ~YO')  
    Left l; "v/^nH  
public : )FT~gl%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5H:NY|  
"w= p@/C  
template < typename T > DUEA"m h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U# Y ?'3:  
      { ?*K;+@EH  
      return FuncType::execute(l(t)); f'\I52;FB  
    } {}N*e"<O  
wJ1qJ!s@  
    template < typename T1, typename T2 > lg&"=VXx51  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =r3Yt9  
      { !;pmql  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V%dMaX>^i  
    } LPb43  
} ; FT/H~|Z>  
Dd<gYPC  
idvEE6I@  
同样还可以申明一个binary_op  UB&ofO  
b.47KJzt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y&t&'l/m  
class binary_op : public Rettype f,d @*E  
  {  S&]+r<  
    Left l; 4?><x[l2{  
Right r; &qz&@!`  
public : ?{\8!_Gvsl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u3Z*hs)Z%  
6vro:`R ?  
template < typename T > ruS/Yh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const })T}e7>T  
      { ]2QZ47  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); o B_c6]K  
    } 3%{XJV   
|Q`}a %  
    template < typename T1, typename T2 > }C"EkT!F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?(*KQ#d  
      { 50rCW)[#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); FlOKTY   
    } 5aL0N  
} ; jbpnCUzi  
%FT F  
tNjb{(eO\h  
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 {G&K_~Vj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Tcz67&c |W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gdSv) (  
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。 8*=N\'m],  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eqD%Qdx  
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。。。 bd_U%0)pi1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :(} {uG  
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) }di)4=U9  
下面是修改过的unary_op QKCc5  
jeN_ sm81b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?CAP8_  
class unary_op Jh{(xGA  
  { ^TVica  
Left l; #E5Sc\,  
  8'Xpx+v  
public : & oZI. Qeo  
9Wb9g/L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} , =IbZ  
']u w,b  
template < typename T > *ls}r5k2Y  
  struct result_1 f5 wn`a~h  
  { hx+a.N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kMo;<Z  
} ; *1ekw#'  
[ k^6#TQcn  
template < typename T1, typename T2 > $bF.6  
  struct result_2  8y OzD  
  { /jC0[%~jV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R5X<8(4p  
} ; ]Q-ON&/  
#PVgx9T=_  
template < typename T1, typename T2 > IJD'0/R'c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Axk p  
  { AVOqW0Z+y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y,DK@X  
} "6Nma)8  
n/p M[gI  
template < typename T > UN`-;!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >9esZA^';  
  { ',z'.t  
  return OpClass::execute(lt(t)); &~6Z)}  
} 1e'-rm F  
}bIEWho  
} ; @0A0\2  
O1JGv8Nr  
wS%I.  
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 _Jj|g9b  
好啦,现在才真正完美了。 :V HJD  
现在在picker里面就可以这么添加了: uB 6`e!Q  
tJUMLn?  
template < typename Right > U/&?rY^|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $ZK4Ps -$  
  { [m|\N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rD%(*|Y"c  
} CP7Zin1S/w  
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。 AXH4jQw  
]QtdT8~  
5[al^'y  
A>%fE 6FY  
H[*.Jd  
十. bind . m7iXd{  
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。 *Y9"-C+  
先来分析一下一段例子 <gZC78}E  
7eQ7\,^H  
F{[2|u(4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [bJ"*^M)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4eU};Pv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '@AK0No\W  
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。  3iV/7~ O  
我们来写个简单的。 W7l/{a @  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *VIM!/YW  
对于函数对象类的版本: e l'^9K  
6y%BJU.I  
template < typename Func > UI<'T3b  
struct functor_trait 9C-F%te7  
  { "2'nLQ""q  
typedef typename Func::result_type result_type; [uc;M6o}?  
} ; j &,vju  
对于无参数函数的版本: '#4ya=Ww  
0"#tK4  
template < typename Ret > >>(2ZJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hAfRHd  
  { )}~k7bb}Y  
typedef Ret result_type; NX@TWBn%  
} ; .m;1V6  
对于单参数函数的版本: WQv~<]1J F  
@-kzSm  
template < typename Ret, typename V1 > iq5h[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 17$JBQ,[  
  { +_Fsiu_b  
typedef Ret result_type; 5|r3i \  
} ; 8$v17 3  
对于双参数函数的版本: P;MS%32  
fk*JoR.o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >f'n l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^-~.L: }q  
  { .Ky<9h.K  
typedef Ret result_type; fT[6Cw5w`  
} ; gO*cX&  
等等。。。 qnrf%rS  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +z>*m`}F  
MO9}It g  
template < typename Func > xPQO}wKa  
struct func_return 0Ny0#;P  
  { ;?=nr5;q  
template < typename T > 5>KAVtYvc  
  struct result_1 -g IuL  
  { T oy~\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :n0(gB  
} ; -R~;E[ {%  
 O7s0M?4  
template < typename T1, typename T2 > oxPOfI1%]  
  struct result_2 ~< Gs<c}z  
  { `Wn0v2@a(~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ea!}r| ~]0  
} ; #8;^ys1f  
} ; tI*u"%#t  
>|6[uKrO  
Y'Wj7P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _#f/VE  
q,aWF5m@  
template < typename Func, typename aPicker > +**H7: bO  
class binder_1 ^T(l3r  
  { =ub&@~E  
Func fn; mgG0uV  
aPicker pk; =bN[TD  
public : zi-zg Lx  
ef f6=DP  
template < typename T > ^._)HM  
  struct result_1 ~UK) p;|  
  { fR6ot#b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :Q+ rEjw+  
} ; 9VV  
,EcmMI^A  
template < typename T1, typename T2 > D G7FG--  
  struct result_2 (z ;=3S  
  { <g>_#fz"K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2?Q IK3"v  
} ; # Sb1oLC  
v}xz`]MW<,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AJt0l|F  
bxkp9o  
template < typename T > HY5g>wv@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "uTzmm$  
  { .}SW`R Pk  
  return fn(pk(t)); fhMtnh:  
} Yx(?KN7V?  
template < typename T1, typename T2 > YOGw Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zoC/Hm  
  { >AN`L`%2  
  return fn(pk(t1, t2)); U lj2 Py}  
} i&mu=J[  
} ; Z=8 25[p  
VG2TiR1  
D?@330'P9C  
一目了然不是么? KNIYar*3  
最后实现bind vq(@B  
"4`h -Y  
c#u-E6  
template < typename Func, typename aPicker > ReZ|q5*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "E/F{6NH  
  { wF?THkdFo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TL]2{rf~  
} >/1.VT\E  
"JJ )w0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aODOc J N  
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。 |;OM,U2  
ZN%$k-2  
十一. phoenix 'V 1QuSd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ],qG!,V  
^YenS6`F  
for_each(v.begin(), v.end(), ~`T(mh',  
( Wf0ui1@  
do_ `@?l{  
[ ln9MVF'!&  
  cout << _1 <<   " , " ^Bm9y R  
]  yZmQBh$  
.while_( -- _1), )l[ +7  
cout << var( " \n " ) "LP4)hr_`  
) ,6i67!lb  
); `5[VO  
^L]+e  
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: 2NIK0%6  
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 ;oob TW{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 saU|.\l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lQi2ym?  
f+fF5Z\  
?ohLcz  
template < typename Cond, typename Actor > f[%\LHq  
class do_while P0' ;65  
  { kl3#&>e  
Cond cd; S U2`H7C*  
Actor act; 6M+~{9(S  
public : *=@Z\]"?  
template < typename T > ;&Eu< %y  
  struct result_1 |=jgrm1yj  
  { p_B,7@Jl  
  typedef int result_type; gOgG23 x  
} ; Qi6vP&  
Zm&Zz^s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8{%/!ylJz  
o)"}DeV$&  
template < typename T > 84)S0Y8w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j(/"}d3osm  
  { RTLu]Bry  
  do `!!A;G7Qg  
    { h^x7[qe  
  act(t); <adu^5BI  
  } .? !{.D  
  while (cd(t));  gT O%  
  return   0 ; C(e!cOG  
} P*I\FV  
} ; aOWbIS[8  
,dZ 9=]  
<`-"K+e!J  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3w!oJB  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 wpx,~`&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )z7. S"U  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 P63z8^y  
下面就是产生这个functor的类: if#$wm%  
J +<|8D  
Yk?ux Z4)H  
template < typename Actor > 4sNM#]%|  
class do_while_actor 4J94iI>S.l  
  { jD H)S{k  
Actor act; !Q#u i[0q  
public : P,I3E?! j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} uZ<Bfrc  
~g1@-)zYxK  
template < typename Cond > Qbt fKn95  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |])%yRAGQ  
} ; ,1^)JshZ~  
zs[t<`2  
^C<dr}8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h>bmHQ  
最后,是那个do_ -?LSw  
c{||l+B  
mc!3FJ  
class do_while_invoker YwB 5Zqr  
  { yMX4 f  
public : %4n=qK9T 5  
template < typename Actor > Z PZ1 7-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [r^f5;Z  
  { (z^2LaM `8  
  return do_while_actor < Actor > (act); (:-DuUt  
} [m}x  
} do_; .Ddl.9p5  
*zz/U (9D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]r|.\}2Y7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .!)7x3|$[  
最后来说说怎么处理break和continue BN#^ /a-  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 mI0| lp 1$  
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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