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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L{Kl!   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T1WH  
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, %2^wyVkq:  
?OF9{$m3?  
=U,mzY (  
yrQf PR  
  class filler s0*@zn>h  
  { j-TRa,4bN  
public : #gSLFM{p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <Xl/U^B  
} ; {{@*  
G*%:"qleT$  
~NG+DyGa=  
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: `PS>"-AY2  
w'7=CzfYn  
5Sx.'o$  
B\Uocn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lL"ANlX-P  
ki'CW4x  
/a?qtRw  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -~v1@  
G- eSHv  
ndS8p]P&o(  
Er@OmNT  
二. 战前分析 Ri;_ 8v[H|  
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。 Aqo90(jffx  
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 )SyU  
7mtX/w9  
O#?@' 1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IA680^  
  /* --------------------------------------------- */ VCQo3k5 {  
vector < int *> vp( 10 ); z4{ :X Da  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5]~4 51  
/* --------------------------------------------- */ oMHTB!A=2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2(H-q(  
/* --------------------------------------------- */ d;.H 9Ne  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 52t6_!y+V  
  /* --------------------------------------------- */ *cAI gO7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aM YtWj  
/* --------------------------------------------- */ /_</m?&.U&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I'0{Q`}  
cG,zO-H  
fs0EbVDF  
vX|5*T`(  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZaF9Q%  
1._1, _2是什么? v"-K-AQjB  
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。 <h%I-e6  
2._1 = 1是在做什么? T,h 9xl9i  
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。 wEC,Mbn  
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。 b)@rp  
d r$E:kr  
Dvm[W),(k  
三. 动工 pD;fFLvN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :f~qt%%/  
pv]" 2'aQ  
#p2`9o  
*" +u^  
template < typename T > %S/?Ci  
class assignment 1P?|.W_^1  
  { Z}S7%m  
T value; Vrs?VA`v$  
public : qyP={E9A  
assignment( const T & v) : value(v) {} ZlP+t>  
template < typename T2 > MI)v@_1d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b_^y Ke^W  
} ; ?NR&3 q  
xJ9aFpTC  
LkXho>y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;Vpp1mk|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Lg{M<Q)4  
}:57Ym)7w  
7 j6<  
B>g(i=E  
  class holder u9fJ:a  
  { y/+ IPR  
public : Q89fXi0Ivb  
template < typename T > Z)md]Twt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \/ ipYc  
  { }$i/4?dYsQ  
  return assignment < T > (t); 9}5o> iR  
} ~*x 2IPi H  
} ; 1!NrndJI  
}=Ul8 <  
~G 3txd  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9BAvE\o0  
_@W1?;yD  
  static holder _1; FLX n%/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -e"A)Bpl(  
:kFPPx?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;GIA`=a %  
而不用手动写一个函数对象。 w[C*w\A\M  
b0Dco0U(  
RFoCM^  
 ?tA%A  
四. 问题分析 EjMVlZC>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 m`}mbm^  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4AMe>s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U~USwUzgY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3 &mpn,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E^A S65%bL  
Lv#0-+]$Bt  
五. 问题1:一致性 0TZB}c#qT  
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?| sUU[QP-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .N( X. C  
Q[ ?R{w6  
struct holder "By$!R-&  
  { tQas_K5  
  // KWojMPs  
  template < typename T > +P8CC fPu  
T &   operator ()( const T & r) const )ZI#F]  
  { Em !%3C1r  
  return (T & )r; "$pbK:  
} u`D _  
} ; 4}s'xMT!  
OTl9MwW  
这样的话assignment也必须相应改动: .>z1BP:(  
[!4xInS  
template < typename Left, typename Right > ?5J>]: +ZZ  
class assignment "YaT1` Kr  
  { 8i5S }  
Left l; ;dPaWS1D  
Right r; U!NuiKaQ26  
public : zXD/hM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h8X[*Wme  
template < typename T2 > lrj&60R`w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bv VkN  
} ; b $yIM  
&>]U c%JK  
同时,holder的operator=也需要改动: 6~Dyr82"B  
* V7mM?  
template < typename T > r}es_9*~Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qYJ<I'Ux O  
  { +Gg|BTTL/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P;o  {t  
} JsNj!aeU%  
qS9<_if2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 D'vaK89\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3&CV!+z  
:;eQ*{ `\  
return l(rhs) = r; '%wSs,HD  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 m#8(l{3|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kJpO0k9?eY  
Hi$R"O (  
template < typename Tp > @6|<c  
class constant_t (xHu@l!]  
  { \Oq8kJ=  
  const Tp t; *hru);OJr  
public : , ^K.J29  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} c?e-2Dp(  
template < typename T > x"g)pGsT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S3l^h4  
  { wU>Fz*  
  return t; /,\U*'-  
} 1Y*k"[?dW  
} ; 8lzoiA_9  
Le:C8^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [^s;Ggi9  
下面就可以修改holder的operator=了 dW%t ph  
fLqjBG]<  
template < typename T > q&J5(9]O|L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $y&W:  
  { LWm1j:0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bm 4RRI  
} Y!_{:2H8p  
IdN3Ea]  
同时也要修改assignment的operator() / Ws>;0  
mvK^')  
template < typename T2 > y: x<`E=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } W#~7X  
现在代码看起来就很一致了。 kl]MP}wc  
rR :ZTfJs"  
六. 问题2:链式操作 tT>LOI_z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bXvO+I<  
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。 `-.2Z 0  
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。 @fYVlHT%E  
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。 r dSL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )ds]fvMW]N  
*U,J Q  
template < typename T > NS2vA>n8R  
struct result_1 vQyY %  
  { Vx2/^MiXy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Yi?bY  
} ; g i6s+2  
L7;~4_M9.V  
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: oe]* Q  
4NW!{Vw ,  
template < typename T > KD ,3U/ 3  
struct   ref # :k=  
  { "A"YgD#t  
typedef T & reference; Qy0w'L/@  
} ; ~qj(&[U{c\  
template < typename T > ,c|MB  
struct   ref < T &> 't}\U&L.{  
  { !IdVg$7  
typedef T & reference; _wK.n.,S~  
} ; R%RxF=@  
&TBFt;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xws{"m,NX~  
 Q&xH  
template < typename T > c>K]$;}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W/bW=.d Jd  
  { - [h[  
  return l(t) = r(t); #i@f%Bq-  
} X':FFD4h  
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。 Ajm!;LA[jO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 } LS8q  
EN\cwa#FU  
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 }n4 T!N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lbda/Zx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (Fon!_$:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 KCyV |,+n  
最后的布局是: sdZ$3oE.  
                Add mdEJ'];AH  
              /   \ 0|Fx Sc  
            Divide   5 'Og@<~/Xy  
            /   \ ?&#LmeZ}K  
          _1     3 olv?$]  
似乎一切都解决了?不。 p"p~Bx  
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。 h8asj0  
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。 wpM2{NTP  
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: ;6P>S4`w  
4F|79U #  
template < typename Right > @d0f+9d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const K<*6E@+i  
Right & rt) const aE5-b ub c  
  { kZz'&xdv'.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "ktuq\a@  
} I{cH$jt<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 K 77iv  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 i`2SebDj'w  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 c%/b*nQ(=  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 P-Y_$Nv0g  
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。  C7ivA h  
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? g,._3.D  
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: YUEyGhkMV{  
ESRj<p%W  
template < class Action > hJ{u!:4  
class picker : public Action N9_* {HOy  
  { =WT$\KYGv  
public : sh_;98^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} iibG$?(  
  // all the operator overloaded cDY)QUmi  
} ; Sc[#]2 }  
s) ]j X  
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。 I;t@wbY,  
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: tJ6@Ot  
t|>zke!'  
template < typename Right > s;9Du|0f^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q-<DYVG+  
  { ?Tc#[B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :E.a.-  
} 3@I0j/1#k1  
/>S^`KSTM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pNb2t/8%%  
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。 Sk|e#{  
)*]A$\Oc[  
template < typename T >   struct picker_maker R7Y_ 7@p  
  { x8rg/y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pr#%VM[':R  
} ; WT ;2aS:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > SUUNC06V  
  { Wn=sF,c  
typedef picker < T > result; c9-$^yno  
} ; <l5i%?  
=tP9n;D  
下面总的结构就有了: FYYc+6n  
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。 T%eBgseS  
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。 }:IIk-JoC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fwz:k]vk  
至此链式操作完美实现。 G{} 2"/   
zkRAul32|  
Z&n[6aV'F  
七. 问题3 t`H1]`c?  
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。 D!o[Sm}JO[  
fIoc)T  
template < typename T1, typename T2 > d^}p#7mB\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H]/ ~ #a  
  { " !EnQB=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M_ukG~/  
} o0R?vnA=  
{1Ra |,;  
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: (+|+ELfqW  
5I2,za&e  
template < typename T1, typename T2 > ,>-D xS  
struct result_2 blgA`)GI  
  { 27D*FItc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; TWpw/osW  
} ; [Y](Y3/.N  
Qfn:5B]tI  
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? #<*.{"T  
这个差事就留给了holder自己。 s?EQ  
    -O *_+8f  
6j|Ncv  
template < int Order > 05LkLB  
class holder; n= <c_a)Nb  
template <> 2o?j{K  
class holder < 1 > U80=f2  
  { ,j*9)  
public : i=Qy?aU?  
template < typename T > wb.yGfJ  
  struct result_1 _aFe9+y  
  { 0V~zZ/e  
  typedef T & result; 64?HqO 6(  
} ; "b hK %N;  
template < typename T1, typename T2 > Nnh\FaI  
  struct result_2 NuQ!huh  
  { ev$:7}h=  
  typedef T1 & result; F\D iT|?}  
} ; dun`/QKV  
template < typename T > U*C^g}iA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H@uu;:l<7A  
  { x2B8G;6u  
  return (T & )r; `}?;Ow&2CY  
} WA (x]""  
template < typename T1, typename T2 > 0 %~~IT}U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t.9s49P  
  { \}jA1oy  
  return (T1 & )r1; 3*h"B$g!  
} lJdBUoO  
} ; bh.&vp.kP  
UOZ+ &DL,L  
template <> EQ$k^Y8 "  
class holder < 2 > UDG1F_&h  
  { /"Vd( K2Z  
public : XjN4EDi+E  
template < typename T > KmNnW1T  
  struct result_1 |HmY`w6*z  
  { PMytk`<`zw  
  typedef T & result;  cHvm  
} ; JUr t %2  
template < typename T1, typename T2 > \78E>(`'  
  struct result_2 qYA~Os1e  
  { SI!A?34  
  typedef T2 & result; !.6n=r8 d  
} ; F{ %*(U  
template < typename T > @U_ CnhPQq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ef`_ n+`  
  { `<nxXsLe  
  return (T & )r; gq?7O<  
} fd )v{OC  
template < typename T1, typename T2 > P2'N4?2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (mIjG)4t  
  { p]mN)  
  return (T2 & )r2; {mJ' Lb0;  
} r:bJU1P1$s  
} ; tB4mhX|\  
}nlS&gew^  
@R5^J{T  
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> >。 v'i'I/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )$!b`u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5_;-Qw  
kO\ O$J^S  
return l(i, j) = r(i, j); LI%dJ*-V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t5+p]7  
Y1h)aQ5{  
  return ( int & )i; a?-&O$UHf\  
  return ( int & )j; 6k t,q0  
最后执行i = j; zFjz%:0  
可见,参数被正确的选择了。 .P 1WY  
p^8a<e?f~f  
xxur4@p!  
 8oJl ]  
[#Qf#T%5h  
八. 中期总结 ;U=b 6xE  
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: G[>NP#P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u+j\PWOtm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "9_$7.q<y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3:iEt (iCI  
S"&Gutu3o  
>`AK'K8{M  
N6._J b  
N0p6xg~  
a^%)6E.[,  
九. 简化 p3A9 <g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 LFax$CZc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VO0:4{-  
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: 5mZ2CDV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TLsF c^X  
  +-*/&|^等 {5Bj*m5  
2. 返回引用。 q}t]lD %C  
  =,各种复合赋值等 MDF_Xr-hZ  
3. 返回固定类型。 "SMJ:g",  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Tdcc<T  
4. 原样返回。 gML8lu0)  
  operator, _Q1p_sdg  
5. 返回解引用的类型。 E<jajYj  
  operator*(单目) Lng. X8D  
6. 返回地址。 P*6m~`"5  
  operator&(单目) !.'D"Me>  
7. 下表访问返回类型。 xqX3uq  
  operator[] 1'o[9-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'V?FeWp  
  operator<<和operator>> 9qftMDLZJ\  
F%6wdM W  
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。 o-@01_j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F-s{#V1=  
y$%oR6 K7-  
template < typename Left > 7Y8~ ")f  
struct value_return <YW)8J  
  { Z{B  e  
template < typename T > 7su2A>Ix  
  struct result_1 q TJ0}F  
  { M#gxi N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "%Ok3Rvv  
} ; ." xP {  
m8L *LB  
template < typename T1, typename T2 > KM;H '~PZi  
  struct result_2 ,1{qZ(l1  
  { %j\&}>P4$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ui>jJ(  
} ; Kzrd<h]`)  
} ; uP* kvi:e  
RxqNgun@  
)c4tGT<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YD[HBF)~j  
5[4wN( )  
下面我们来剥离functor中的operator() ` Tap0V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tBGLEeL/.  
`TPIc  
return l(t) op r(t) U\P4ts  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $rXCNew(  
return op l(t) +KbkdY Z  
return op l(t1, t2) qj;i03 +@  
return l(t) op =_`q;Tu=  
return l(t1, t2) op ]`)5 Qe4  
return l(t)[r(t)] &?R/6"J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V| V 9.  
rC!O}(4t%$  
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: J:Fq ip  
单目: return f(l(t), r(t)); qGA|.I9,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^UKAD'_#%O  
双目: return f(l(t)); ms0V1`  
return f(l(t1, t2)); }*(_JR4G  
下面就是f的实现,以operator/为例 sm`c9[E  
7y=O!?*  
struct meta_divide {rcN_N%  
  { s;I @En  
template < typename T1, typename T2 > "<=4]Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h\[@J rDa  
  { `o{ Z;-OF  
  return t1 / t2; -| FHv+  
} >UCg3uFj  
} ; TnN yth wZ  
]R""L<K%HF  
这个工作可以让宏来做: P*!`AWn  
JH\:9B+:L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Hl}lxK,]  
template < typename T1, typename T2 > \  :f[ w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |~5cN m  
以后可以直接用 TBt5Nqks-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) GM2}]9  
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 ![%wM Pp  
(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。。。) c[ZrQJ  
[e` | <  
8n5~K.;<  
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 R:f!ywj%  
<XLaJ;j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d0)]^4HT|y  
class unary_op : public Rettype ?+.mP]d_  
  { #A5X ,-4G  
    Left l; UE^o}Eyg  
public : =Q<VU/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z|C,HF+m.  
)>1}I_1j)  
template < typename T > +UDt2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F:m6Mf7L  
      { D=^&?@k<  
      return FuncType::execute(l(t)); dXxf{|gk>  
    } 5@5 *}[M  
_5rKuL  
    template < typename T1, typename T2 > c~tl0XU1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZRf9'UwS  
      { ULt5Zi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WkiT,(i  
    } 6agq^wI  
} ; }OEL] 5  
i!2k f  
|aLK_]!  
同样还可以申明一个binary_op ow \EL  
e$s&B!qJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XnP?hw%  
class binary_op : public Rettype Z5v_- +K  
  { 5)< Y3nU~  
    Left l; 48 wt  
Right r; W7n^]~V  
public : YA pC|R,^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T^;b98*  
N*36rR$^  
template < typename T > DyqqY$ vH(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -]^JaQw  
      { ; +\h$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b|-)p+ba  
    } ;-`NT` #2  
SY5}Bu#  
    template < typename T1, typename T2 > (xW+* %  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =u}~\ 'd  
      { +A8q.-N G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nnn\  
    } Z$J-4KN  
} ; 4}DFCF%B  
_OG9wi(Fpx  
)yyH_Ax2  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [lML^CYQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ZY,$oFdsi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'l(s)Oa{M:  
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。 zI[<uvxzW`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /lR*ab  
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。。。 ^S`hKv&87  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2n3&uvf'TL  
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) f5F-h0HF`[  
下面是修改过的unary_op bz>\n"'  
K W&muD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HsTY*^V  
class unary_op R=.?el  
  { xY]q[a?cy  
Left l; *=oO3c0|b,  
  4AEw[(t  
public : 'GezIIaH  
Jd/d\P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d,?D '/  
)A*53>JV  
template < typename T > W#U|;@"  
  struct result_1 9]+zZP_#  
  { lwfS$7^P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4*Hzys[{  
} ; BDf M4  
F)~>4>hPr  
template < typename T1, typename T2 > /TsXm-g#  
  struct result_2 lF64g  
  { Iq%<E:+GL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $yi:0t8t  
} ; 564L.^$@|  
/>E ILPPb  
template < typename T1, typename T2 > !4Zy$69R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _w\i~To!  
  { *Zg=cI@)(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m19\H  
} c/88|k  
JYj*.Q0  
template < typename T > e 1XKlgl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tXA?[ S  
  { \dU.#^ryp  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9IXy96]]6  
} 8nBYP+t,e  
#Hr'plg 8  
} ; s:l H4B  
y@v)kN)Y9\  
{HY3E}YJL  
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 <ot`0  
好啦,现在才真正完美了。 KWDH 35  
现在在picker里面就可以这么添加了: muXP5MO  
ch%zu%;f  
template < typename Right > > }f!. i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const oU,8?( }'~  
  { 9O&m7]3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -zYa@PW  
} 3.Mpd  
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。 s@$0!8sxm  
D(Rr<-(  
V+D5<nICr  
yCR8c,'8  
jMBM qQNU  
十. bind f_PH?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 l[_antokn  
先来分析一下一段例子 z59;Qk  
JtY$AP$  
o|d:rp!^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9mk@\Gqqm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 93D}0kp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5JaLE5-  
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。 DqY"N ]  
我们来写个简单的。 u9Adu`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e.L&A|  
对于函数对象类的版本: :0(^^6Q\  
7L/LlO/  
template < typename Func > 3pML+Y|ij  
struct functor_trait p=UW ^95  
  { N`7OJ)l  
typedef typename Func::result_type result_type; e;~(7/1  
} ; c.1gQy$}|  
对于无参数函数的版本: JE{ cZ<NNH  
Z] r9lC  
template < typename Ret > +JG05h%'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k@%5P-e}  
  { $-]G6r  
typedef Ret result_type; .9Oj+:n  
} ; d , g~.iS~  
对于单参数函数的版本: %pWJ2J@  
}R}M>^(R4  
template < typename Ret, typename V1 > 6oQ7u90z*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 03)irq%l;  
  { rD$5]%Y  
typedef Ret result_type; kuBtPZ  
} ; 2{WZ?H93a  
对于双参数函数的版本: vv)w@A:Vn)  
y|B HSc3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uPcx6X3]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p q?# X0  
  { yqK_|7I+  
typedef Ret result_type; $X:,Q,?  
} ; m;"[b (u  
等等。。。 c{to9Lk.#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Cp!9 "J:  
:(OV{ u  
template < typename Func > WwoT~O8R  
struct func_return  * ;Q#UH  
  { H@zZ[  
template < typename T > % +  
  struct result_1 ueU"v'h\  
  { f%_$RdU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z%ZOAu&p  
} ; Na]Z%#~  
_&q&ID  
template < typename T1, typename T2 > @G#`uoD  
  struct result_2 RB*z."  
  { R~A))4<%%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3ONWu  
} ; %r6_['T  
} ; D->E&#  
G+sB/l"  
~7j-OWz9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o6 NmDv5  
N1g;e?T ':  
template < typename Func, typename aPicker > k}kwr[  
class binder_1 hiVDN"$$  
  { hx%UZ<a  
Func fn; 0 )PZS>  
aPicker pk; aVV E 2:M  
public : gjK: a@{  
tculG|/  
template < typename T > s$9ow<oi]  
  struct result_1 sX>|Y3S\U  
  { yTbtS-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K; hP0J  
} ; }Dcpe M?  
OmK0-fa/  
template < typename T1, typename T2 > O*/Utl  
  struct result_2 Tf$>^L  
  { / L$q8+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3- d"-'k  
} ; R(y`dQy<K  
nx`W!|g$`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lr)MySsu#H  
<.lN'i;(  
template < typename T > ;$!0pxL)s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ss|n7  
  { {az LtTh  
  return fn(pk(t)); T3)m{gv0`  
} `+KLE(]vyH  
template < typename T1, typename T2 > U!"RfRD.<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S)2Uoj  
  { c7?|Tipc  
  return fn(pk(t1, t2)); RvVF^~u  
} RC"xnnIJv  
} ; S=w~bz, /  
*0a7H$iQ(]  
\q-["W34  
一目了然不是么? fB; o3!y  
最后实现bind }LIf]Y K  
9% P$e=Ui#  
ONcS,oHW  
template < typename Func, typename aPicker > -Vg0J6x  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UU =,Brb  
  { pek5P4W_  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kc2E4i  
} {;UBW7{  
OH+2)X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ac4dIW{$3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 NlG!_D"(y  
aI\ >=*HF  
十一. phoenix ok&v+A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .$x822   
<&M5#:u  
for_each(v.begin(), v.end(), [z} $G:s  
( -cXVkH{  
do_ ,n5 [Y)  
[ Zr\G=0`  
  cout << _1 <<   " , " 1-4*YrA  
] 9Cb>J  
.while_( -- _1), Me,AE^pgL'  
cout << var( " \n " ) /8(t:  
) 7 Uu  
); 9JC8OSjJ  
!.{{QwZ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: i6h0_q8 >  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor CBx5:}t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <8Q?kj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q*>|EJR^Rw  
*UG=dl#F#  
P}p6{  
template < typename Cond, typename Actor > oP<E)  
class do_while eY$Q}BcW  
  { 0ipYXbC  
Cond cd; <_Po/a!c3  
Actor act; W.b?~  
public : /0F <GBQ"v  
template < typename T > vi.q]$ohbV  
  struct result_1 }5;3c%  
  { J&b&*3   
  typedef int result_type; ^UpwVKdP  
} ; (e{pAm  
oU~e|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %1]Lc=[j  
PmE2T\{s!  
template < typename T > O~g0R6M6e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &_c5C  
  { {7q +3f <  
  do pe@/tO&I  
    { ] i\a[3  
  act(t); ;6zp,t0  
  } ? #;zB  
  while (cd(t)); [+$o`0q;N?  
  return   0 ; ~{O@tt)F  
} =gr3a,2  
} ; {~d8_%:b  
}NJ? .Y  
Vt," 5c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I:#Es.  
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。 O/Wc@Ln  
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。 BcTV5Wcr  
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。 m&#a M8:\  
下面就是产生这个functor的类: %g&i.2v  
cvf#^Cu   
S)\%.~ n  
template < typename Actor > ep"54o5=d  
class do_while_actor C,m o4,Q  
  { 4q5bW+$Xj  
Actor act; ]hkway  
public : FmRa]31W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e6?h4}[+*  
;yH1vX  
template < typename Cond > |LDo<pE*V4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D Psf]  
} ; m)9qO7P  
\uV;UH7qe  
^Ru/7pw 5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FLekyJmw~  
最后,是那个do_ ztS'Dp}q<  
O8:,XTAN  
6,|)%~VUm  
class do_while_invoker A5ps|zidI  
  { &Qdd\h#  
public : AiO29<  
template < typename Actor > 0TI+6u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P}QuGy[  
  { uB:utg  
  return do_while_actor < Actor > (act); J5Tl62}  
} COK7 i^  
} do_; u{ .UZTn  
x~tG[Y2F?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7MT[fA8^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k iCg+@nT  
最后来说说怎么处理break和continue \/9uS.Kw  
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。 ~T[m{8uh  
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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