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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k1^V?O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f0-RhR  
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, paq8L{R  
p&k 0Rx0Q3  
U -Af7qO  
Kwy1SyU  
  class filler T5 K-gz7A  
  { 2^ zg0!z  
public : ]h #WkcXQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2LCc  
} ; $s e !8s"  
fl!mYCPv  
'4af ],  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: c_~XL^B@  
+<)tql*  
\1=T sU&^  
bcq@N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vg+r?4Q3  
-0A@38, }  
LTg?5GwD\j  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *Zc9yZl2  
H"2U)HJl  
FpP\-+Sl  
{&u Rd?(  
二. 战前分析 ]MC/t5vCu  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 xg(<oDn+\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 91BY]N  
`ff j8U  
Z$Z`@&U=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2}D,df'W4  
  /* --------------------------------------------- */ ].LJt['%8  
vector < int *> vp( 10 ); ^%-NPo<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x2Ha&   
/* --------------------------------------------- */ (:ZPt(1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;_x2 Ymw  
/* --------------------------------------------- */ C#Y,r)l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wh9L(0  
  /* --------------------------------------------- */ fwRGT|":B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q%rVo4M#2  
/* --------------------------------------------- */ ,xYg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2q12y Y f  
N0]z/}hd@  
t9ER;.e  
"_t4F4z  
看了之后,我们可以思考一些问题: i"/r)>"b  
1._1, _2是什么? 2K Pqu:lv  
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。 o\d |CE;>  
2._1 = 1是在做什么? <|otZJ'2r  
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。  1U  
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。 %?@x]B9Y8E  
fQxSMPWB  
&.hoC Po$  
三. 动工 `Rrr>vj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *<w3" iq  
ACgt" M.3F  
-P2 @mx%  
k@7kNMl  
template < typename T > gEE9/\>%-  
class assignment ,dOMW+{  
  { v Xc!Zg~  
T value; \{lE0j7}h  
public : ;jF%bE3  
assignment( const T & v) : value(v) {} " l.!Ed  
template < typename T2 > +9TV:T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >;m{{nj  
} ; _<XgC\4O|  
 70{RDj6{  
h5 j<u  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7$K}qsr<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -7&?@M,u  
rj}(muM,R  
A3j"/eKi2  
3<+z46`?  
  class holder =ydpU<aS  
  { Y!F!@`%G  
public : 'bl%Y).9w  
template < typename T > lz- iCZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s88y{o  
  { Zct!/u9 Q  
  return assignment < T > (t); |ebvx?\  
} &"xQ~05  
} ; 0Lx3]"v  
?H<~ac2e  
\d:h$  
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: !KAsvF,j  
.izf#r:<  
  static holder _1; O hi D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +3)[> {~1Z  
QsM*wT&aa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X'jr|s^s  
而不用手动写一个函数对象。 Jb9F=s+  
L*9H#%3  
C>NQ-w^  
dt<~sOT3s  
四. 问题分析 * O5:  
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。 ">cqt>2 A  
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。 8nodV 9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {!MVc<G.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'd+:D'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .x>HA^4  
,&[7u9@  
五. 问题1:一致性 uS&LG#a  
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?| rtus`A5p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VcrVaBw  
?|lIXz  
struct holder 6Etss!_  
  { l0. FiO@_Q  
  // 4QO/ff[ o  
  template < typename T > 1TIlINlJ  
T &   operator ()( const T & r) const z,avQR&  
  { }I]W'<jY  
  return (T & )r; ODek%0=  
} "ee'2O  
} ; 8<{;=m8cQ  
e62y  
这样的话assignment也必须相应改动: qF'~F`6  
HS7_MGU  
template < typename Left, typename Right > 1|]xo3j"'  
class assignment ,z G(u 1  
  { HA1]M`&  
Left l; 8""mp]o9  
Right r; <XvYa{t]{  
public : ,z[(k"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #52NsVaT@  
template < typename T2 > i5VG2S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0E1=W 6UZ  
} ; =LK}9ViH  
{"jd_b&  
同时,holder的operator=也需要改动: FQ!Oxlq,Q  
_Z.cMYN  
template < typename T > =hGJAU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J.W Ho c  
  { ;NP[_2|-,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Fg4@On[,i  
} l]) Q.m  
{+Sq<J_`M  
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。 #%8 w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [@|be.g  
5 VKcV&D  
return l(rhs) = r; s1=+::  
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。 `|?]CkP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8U=A{{0p  
Wcn[gn<  
template < typename Tp > r0{]5JZt/  
class constant_t +Vy_9I(4Z  
  { #w*"qn#2Uz  
  const Tp t; :<%vE!$  
public : n_9x"m$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]"h=Qc  
template < typename T > vI|As+`$d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const hfv%,,e  
  { SX_4=^  
  return t; KuXkI;63J>  
} KoF iQ?  
} ; m|1n x  
pX_b6%yX(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F~R7~ZE  
下面就可以修改holder的operator=了 ^mfjn-=3  
,ux+Qz5(  
template < typename T > Ag6uR(uI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >{t+4p4k.  
  { o_rtH|ntX5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q7(eq0na  
} 7"K^H]6u30  
W_}/O'l{  
同时也要修改assignment的operator() .CS v|:'1  
m[rL\](-  
template < typename T2 > "i%jQL'.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JJ-i_5\q  
现在代码看起来就很一致了。 kFLT!k  
U&Ab# m;  
六. 问题2:链式操作 P^zy;Qs7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h[Mdr  
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。 s0lYj@E'  
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。 2kJ!E@n7  
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。 iRs V#s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X" \}sl 5  
]3+``vL  
template < typename T > 4m /TW)  
struct result_1 *B{-uc3o  
  { VDa|U9N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H&K3"Ulw  
} ; rS,j;8D-  
r=$gT@  
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: 7&#m]t^ ^  
0!_*S )  
template < typename T >  (YrR8  
struct   ref kwF]TO S  
  { : I)Gv  
typedef T & reference; >%h7dC3h  
} ; ^ $wJi9D6  
template < typename T > !7c'<[+Hm  
struct   ref < T &> Fx5ZwT t  
  { A$<>JVv  
typedef T & reference; _>i|s|aW  
} ; T3rn+BxF7  
6l[G1KkV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kO+s+ 55  
$+TYvA'N  
template < typename T > ~<eVl l=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !;+U_j'Pg  
  { piuKV U  
  return l(t) = r(t); 4,zvFH*AH  
} *:j-zrwu&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 L~ 2q1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e/@29  
v~`*(Hh  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 #s{aulx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^Xa*lR 3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Jh^8xI,`C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [-]A^?yBM  
最后的布局是: 0 {,h.:  
                Add ~$*`cO  
              /   \ C d|W#.6  
            Divide   5 wibwyzo  
            /   \ /.2qWQH  
          _1     3 yp?w3|`4;  
似乎一切都解决了?不。 8H_l[/  
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。 K9*IA@xL  
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。 p;e$kg1  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: w49{-Pp[  
u>m'FECXj  
template < typename Right > j9>TTgy@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mZE8.`  
Right & rt) const Rhv%6ekI  
  { zu C5@jy.x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }biCQ*{'  
} 'QnW9EHLF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 kJ__:rS(T_  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]$|st^Q  
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。 ]Ly8s#<g]N  
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。 N"K\ick6J  
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。 q^%5HeV 2  
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? 4a?r` '  
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: 1EuK, :x  
Qi"'bWX@  
template < class Action > T1bFxim#b  
class picker : public Action ve~C`2=;  
  { ;&q]X]bJ  
public : 0NrTJ R`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wM0E%6 P  
  // all the operator overloaded _\!0t  
} ; p KnIQa[c  
"&}mAWT%If  
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。 x~nQm]@`h  
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: OFQ{9  
'cYQ ?;  
template < typename Right > ,;c{9H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _Po#ZGm~  
  { -C=]n<ak  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 69rwX"^  
} 7Y)s#FJ  
c9|I4=_K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gn364U a  
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。 jXtLo,km  
y6bjJ}  
template < typename T >   struct picker_maker [1mIdwS  
  { ')rD?Z9 ^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~yd%~|  
} ; SK}HXG{?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B JU*`Tx  
  { UUD\bWfn  
typedef picker < T > result; jzQ9zy_  
} ;  H RWZ0 '  
EmF]W+!z%  
下面总的结构就有了: n|J.)E.  
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。 L,GShl0S  
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。 < rv1IJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7L1\1E:!  
至此链式操作完美实现。 s8{-c^G:R  
2n _T2{  
]<Z&=0i#9  
七. 问题3 an pJAB:1  
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。 LR hP7D+A  
dE+CIjW5  
template < typename T1, typename T2 > 3KDu!w@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S.qk%NTTD  
  { @"jmI&hYn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?G2qlna  
} M}R@ K;%  
Jii?r*"d  
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: zojuH8  
|2WxcW]U.%  
template < typename T1, typename T2 > Q9Q!9B @  
struct result_2 ,<`|-oa  
  { pg5@lC]J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bCH*8,Bmh  
} ; F+lm[4n  
vcaBL<io  
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? {yGZc3e1j  
这个差事就留给了holder自己。 Kc%tnVyGh:  
    {vf+sf ^^q  
)6PJ*;p-  
template < int Order > (YaOh^T:|  
class holder; U` ? zC~  
template <> 6RR4L^(m  
class holder < 1 > ^yzo!`)fso  
  { ;5,`Jpca  
public : cq+nWHqF{J  
template < typename T > ~gSF@tz@  
  struct result_1 /zChdjz  
  { U[K0{PbY  
  typedef T & result; AAeQ-nbP  
} ; vHZX9LQU0+  
template < typename T1, typename T2 > /1[}G!  
  struct result_2 D5o+ 0R  
  { l5":[C$  
  typedef T1 & result; awj}K  
} ; +9=@E  
template < typename T > ~v{C6)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #QJ4o_  
  { X_^_r{  
  return (T & )r; GU;TK'Yy?  
} q?e16M  
template < typename T1, typename T2 > n $D}0wSM/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const te!]9rR  
  { Ivd[U`=Q  
  return (T1 & )r1; %^Q@*+{:f  
} u"Hd55"&  
} ; Y]`lEq%  
'6d D^0dZ  
template <> =/!{<^0  
class holder < 2 > 8CN7+V  
  { utFcFd X  
public : #%} u8\q  
template < typename T > D>"{H7m Y  
  struct result_1 Uy_}@50"l  
  { h M1&A  
  typedef T & result; D x >1y  
} ; >? A `C!i  
template < typename T1, typename T2 > EP*["fx  
  struct result_2 MK!]y8+Z  
  { x1&b@u  
  typedef T2 & result; ;s!ns N  
} ; ;#6<bV  
template < typename T > twJ|Jmd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .9[8H:Fe  
  { dg'CHxU  
  return (T & )r; 4Q`=t &u  
} k_|v)\4B  
template < typename T1, typename T2 > .$ P2W0G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )T$f k  
  { ^%'tD  
  return (T2 & )r2; Zc' >}X[G  
} hAxuZb7 ?  
} ; YVg}q#  
\aJ-q?=  
6GrMcI@hS  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 l]58P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pb2{J#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a@a1TpLQ  
{p lmFV  
return l(i, j) = r(i, j); r #6l?+W ;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >-tH&X^  
(82\&dfy  
  return ( int & )i; ^6NABXL  
  return ( int & )j; HTtGpTsF  
最后执行i = j; J^+$L"K  
可见,参数被正确的选择了。 T~ q'y~9o  
L8-[:1  
zHum&V8=H  
51;%\@=  
 [k&s!Qp  
八. 中期总结 id[>!fQ=Y  
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:  &t%&l0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J-%PyvK$?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4Z T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '14l )1g.  
Gp3t?7S{T  
%_J/&{6G  
YT%SCaU  
\$\(9!=  
l<MCmKuYp  
九. 简化 hb8@br  
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。 K&P{2Hndr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *~oDP@[S  
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: OD@A+"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /wRK[i  
  +-*/&|^等 ZWe$(?  
2. 返回引用。 .=w`T #L  
  =,各种复合赋值等 [j+0EVwB  
3. 返回固定类型。 N+@@EOmH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) UmI@":|-  
4. 原样返回。 Lzx(!<v  
  operator, Kmf-l*7}  
5. 返回解引用的类型。 D '_#?%3^  
  operator*(单目) !I+u/f?TO7  
6. 返回地址。 1Y0oo jD  
  operator&(单目) ]{,=mOk  
7. 下表访问返回类型。 ~hw4gdtS  
  operator[] u H;^>`DT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s?I=}  
  operator<<和operator>> ;8x^9Q  
<YNPhu~5  
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。 }8KL]11b  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L=Jk"qWV0  
`2~Ea_Z  
template < typename Left > 6h*bcb#C  
struct value_return =]k_Oq-1h  
  { Fi=8B&j  
template < typename T > 2&f=4b`Z  
  struct result_1 G8c}re   
  { }Nc!8'@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;+Kewi;<  
} ; Xg#([}b  
c oz}VMp  
template < typename T1, typename T2 > , &f20o  
  struct result_2 4Lq]yUj  
  { ] ]-0RJ=S?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vu \Dx9  
} ; f6C+2L+Hr  
} ; i58CA?  
$1 \!Oe[i  
JEkVj']?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;lt;]7  
No|{rYYKK  
下面我们来剥离functor中的operator() AlhiF\+ C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z'kYf   
O|m-k0n  
return l(t) op r(t) PKG ,4v=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6Ky"4\e  
return op l(t) } ~bOP^'  
return op l(t1, t2) nxRrmR}F  
return l(t) op _n gMC]-T  
return l(t1, t2) op ikiy>W8  
return l(t)[r(t)] e28#Yh@U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RuuU}XQ  
wfzb:Aig`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ]<= t  
单目: return f(l(t), r(t)); sVnu Sm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #nhAW  
双目: return f(l(t)); ^;_b!7*  
return f(l(t1, t2)); o%5Ao?z~  
下面就是f的实现,以operator/为例 &|;!St]!M  
GTe9@d  
struct meta_divide bV,R*C  
  { V(0[QA  
template < typename T1, typename T2 > L  *@>/N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }y/t~f+  
  { > `M\xt  
  return t1 / t2; 0w]?yqnE  
} S22; g  
} ; U7=Z.*/62  
eL!6}y}W  
这个工作可以让宏来做: 8hT>)WH}wo  
?H?r!MZ%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eu;^h3u;b  
template < typename T1, typename T2 > \ =;T[2:JUu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WG n1pW  
以后可以直接用 jnY4(B   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^Pwq`G A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 EK^2 2vi$  
(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。。。) "{lnSLk  
jL$X3QS:  
&jcr7{cD  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x.RZ!V-  
yAe}O#dy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'l;|t"R12  
class unary_op : public Rettype 70~]J8T+u  
  { na)_8r~  
    Left l; <^paRKEa+#  
public : z_)$g= 9$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +L6$Xm5DAv  
ly@CX((W  
template < typename T > E*vi@aI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KhvCkQMI@  
      { _6( =0::x  
      return FuncType::execute(l(t)); -6\9B>qa  
    } k,,}N 9  
3*<W`yed  
    template < typename T1, typename T2 > Pmb`05\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S"l&=J2dc  
      { ]g :ZokU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3@PVUJ0B|  
    } BlCKJp{m$  
} ; QPn c "!  
o^D{WH\p  
UpbzH(?#  
同样还可以申明一个binary_op <V{BRRx  
QHK$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YeVhWPn@  
class binary_op : public Rettype joq ;N]S  
  { aU @z\sQ  
    Left l; w&H7S{  
Right r; 9]iDNa/D  
public : +7w>ujeeJA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tH(Z9\L7  
)? xg=o/?  
template < typename T > qyto`n7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FB""^IC?W  
      { G>j/d7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f 36rU  
    } d hy=x  
+;T%7j"wz  
    template < typename T1, typename T2 > Z:}^fZP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4(NI-|q0  
      { @gd-lcMYW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h!.(7qdd  
    } `?:'_K i  
} ; KE_Ze\ P  
+_<# 8v  
4dO>L"  
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 Z'E@sc 9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9iUw7-)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Uvp?HZ\Z  
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。 `&o|=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GC~::m~  
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。。。 h W-[omr0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P VPwYmte  
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) ;Zw28!#Rt  
下面是修改过的unary_op xnArYm  
U!h!z`RU54  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5g=" #  
class unary_op ],LOkAX  
  { 2:]Sy4K{  
Left l; 0o#lB^e;l  
  5v]xk?Eb  
public : 6 -oQs?  
` H"5nQRV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} NQb?&.C   
Gfvz%%>l  
template < typename T > +1rJ;G  
  struct result_1 8w\&QX  
  { 4 P.ry|2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sdn] f4  
} ; `bi5#xR  
GRNH!:e  
template < typename T1, typename T2 > yfU1;MI  
  struct result_2 |1neCP@ng  
  { E^  rN)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z w0p}  
} ; ka(xU#;  
3cnsJV]  
template < typename T1, typename T2 > Y{jhT^tKK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {*: C$"L  
  { )TxhJB5|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); KS%,N _F<  
} DP?gozm  
Zy<0'k%U  
template < typename T > $h2h&6mH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $HaM, Oh;i  
  {  z\ \MLyS  
  return OpClass::execute(lt(t)); b_B4  
} L U7.  
(* p |Kzu  
} ; hfY2pG9N  
! _QU-  
6K,AQ.=V2  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug <fP|<>s$@1  
好啦,现在才真正完美了。 J9o ]$.e  
现在在picker里面就可以这么添加了: /rquI y^  
#PiW\Tq  
template < typename Right > 6pH.sX$!_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2 nf{2edC  
  { "Aynt_a.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); m$U2|5un&  
} y+c+/L8  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 F: \CDM=lS  
>BiJ/[9  
5nk]{ G> V  
H#f FU  
,i'>+Ix<  
十. bind f\ Qi()  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Er{yQIi0L  
先来分析一下一段例子 \KTX{qI"f  
oR5'g7?  
FN G]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} um[.r,++  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w|NLK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -ohqw+D  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <FP&1Eg!|  
我们来写个简单的。 0(]C$*~mk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: z+;+c$X  
对于函数对象类的版本: XXO   
huO_ARwK'  
template < typename Func > ,}J(&  
struct functor_trait q>,i `*  
  { 1B2>8 N  
typedef typename Func::result_type result_type; #HqXC\~n  
} ; 9Y0w SOSW  
对于无参数函数的版本: DRal{?CH  
h]I ^%7  
template < typename Ret > $~_TE\F1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :X+7}!Wlo  
  { &)1+WrU  
typedef Ret result_type; E<0Y;tR  
} ; "Ln)v   
对于单参数函数的版本: %?K'eg kp  
<5=^s%H  
template < typename Ret, typename V1 > gd2cwnP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K1jE_]@Z  
  { L,BuzU[1S  
typedef Ret result_type; &S/KR$^ %  
} ; wD4Kil=v  
对于双参数函数的版本: kid@*.I  
yj-BLR5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J#MUtpPdQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $)6y:t"  
  { ?3[as<GZ8  
typedef Ret result_type; !?,rcgi  
} ; 2Lm.;l4YO  
等等。。。 ca5Ir<mL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L2+~I<|>  
}qxw Nmx  
template < typename Func > Ub3^Js!b%  
struct func_return I vO#tI  
  { Tw 8$6KUW  
template < typename T > g6MK~JG$?h  
  struct result_1  BVU>M*k  
  { q9|'!m5K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `5:b=^'D /  
} ; RAPR-I;{  
x= X"4Mj0)  
template < typename T1, typename T2 > (/JiOg^cw  
  struct result_2 " 5,'K~hz  
  { ^Yul|0*J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zr2oU '+  
} ; yC pU1 73V  
} ; wX[g\,?}'  
IBZ_xU\2  
,:;ZzHzR0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |U)M.\h  
8(]*J8/wt  
template < typename Func, typename aPicker > E0G"B' x  
class binder_1 0.!_k )tu  
  { gAD,  
Func fn; &]tZ6  
aPicker pk; 0w)Gb}o$  
public : ' >4 H#tu  
"2# #Fcu=  
template < typename T >  Jpm=V*P  
  struct result_1 Mh3Tfp  
  { J#ujIe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QY|Rz(;m  
} ; hT go  
3RJsH :u8  
template < typename T1, typename T2 > vq/3a  
  struct result_2 (l}W\iB' d  
  { /fv;`?~d*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #TS:| =  
} ; ,v,#f .  
Qh3BI?GZ'3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ZOw%Fw4B  
u0p[ltJ,  
template < typename T > OXp(rJ*bK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #g=7fu{n:  
  { wwaw|$  
  return fn(pk(t)); h9RL(Kq{  
} :J6 xYy$  
template < typename T1, typename T2 > &PZ&'N|P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P.aN4 9`=  
  { S\io5|P  
  return fn(pk(t1, t2)); RqB 8g  
} 4 ))ZBq?  
} ; A*^aBWFR  
/F@CrNFb(  
4 '"C8vw.  
一目了然不是么? }l"pxp1K  
最后实现bind Ui|z#{8&  
}ff+RGxLIG  
*be"$ Q  
template < typename Func, typename aPicker > O pavno%&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ? `hA:X<  
  { M47t(9krV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Zo`_vx/{j  
} Gn&=<q :H  
P_}wjz}9ZX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w#}[=jy  
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。 uo`zAKM&A  
" rA-u)Te  
十一. phoenix i/|}#yw8A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !{q_Q !  
z_f^L %J0  
for_each(v.begin(), v.end(), D||)H  
( hU'h78bt(  
do_ Xrl# DN  
[ L0.F }~S  
  cout << _1 <<   " , " X~g U$  
]  T_)G5a  
.while_( -- _1), Ua%;hI)j$  
cout << var( " \n " ) -kzp >=  
) }i._&x`):  
); _$+BYK@  
&8\6%C  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ij5|P4Eka  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Nnx dO0X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B_mT[)ut  
那么我们就照着这个思路来实现吧: L.2!Q3&  
]$~\GE^  
I >aKa  
template < typename Cond, typename Actor > WeZ?L|&%w0  
class do_while 2Q=I`H _  
  { 'pj*6t1~  
Cond cd; >t#5eT`_ w  
Actor act; dk/f_m  
public : ;oCSKY4  
template < typename T > |_njN  
  struct result_1 S ^]mF>xX8  
  { 1 HY K& ',  
  typedef int result_type; muAgsH$/  
} ; =O%'qUj`q  
=&Z#QD"vl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @.)WS\Cv#E  
0oQJ}8t  
template < typename T > @d|3c7` A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nc3u sq  
  { 8 qlQC.VA[  
  do I= 2jQ>$Q  
    { J4%"38l  
  act(t); jP#I](\eG  
  } 1>=%TIO)  
  while (cd(t)); m*|G 2  
  return   0 ; hx!:F"#  
} .cm9&&"Z  
} ; o-<XR9,N*  
&'k:?@J[  
,Cd4Q7T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O1Ynl` }  
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。 }Gva=N:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +#L'g c  
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。 8.HJoos  
下面就是产生这个functor的类: mWF\h>]|.  
{8 #  
|G)P I`BH  
template < typename Actor > ;b}cn!U]  
class do_while_actor 7jw5'`;)"  
  { !i_~<6Wa7  
Actor act;  {b|V;/  
public : Q[c:A@oW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} []doLt;J  
s.^+y7$  
template < typename Cond > Th X6e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .oM;D~(=9  
} ; 5,|of{8  
lWDSF]ZYV  
}Te+Rv7{E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'w0?-  
最后,是那个do_ Ap~6Vu  
F. I\?b  
EMPujik-  
class do_while_invoker FqZD'Uu7  
  { v6H!.0  
public : BoXPX2:  
template < typename Actor > =zR9^k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Yyw9IYB;  
  { @"B{k%+  
  return do_while_actor < Actor > (act); ydMhb367|  
} f\FqZ?w  
} do_; 0v#p4@Z  
>,.\`.0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '|}H ,I{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5&.I9}[)j  
最后来说说怎么处理break和continue I+QM":2  
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。 #r,!-;^'p  
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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