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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '-nuH;r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D]G'R5H  
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, g|GvJ)VX  
]AFM Y<mB  
J^s<x#C  
_Cv[`e.  
  class filler 5Gw!9{ke  
  { \Age9iz&  
public : :o.x=c B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <6}f2^  
} ; c]g<XVI  
>'2w\Uk~:  
UgnsV*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: /QV. U.>G  
SBN_>;$c5}  
f}9PEpa,Z  
H/^TXqQ8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w{:Oa7_A  
XoH[MJC  
*Lb(urf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0?5%  
Fl#VKU3h  
n&3iv ^  
Gw\G+T?M-  
二. 战前分析 'sjJSc  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 =7J|KoKK  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :C|>y4U&(s  
Zs3]|bUR  
@T,H.#bL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7fN&Q~.  
  /* --------------------------------------------- */ #g-*n@ 1  
vector < int *> vp( 10 ); L?D~~Jb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iZkW+5(  
/* --------------------------------------------- */ ;)= zvr17  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |4p<T! T  
/* --------------------------------------------- */ )/+eL RN5G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @KXz4PU  
  /* --------------------------------------------- */ 08K.\3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RBK>Lws6  
/* --------------------------------------------- */ 3"^)bGe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `!Ge"JB6   
qy42Y/8'  
Zjp5\+hHV  
eJ=Y6;d$  
看了之后,我们可以思考一些问题: u\1Wkxj  
1._1, _2是什么? PGv}fEH"  
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。 d4/`:?w  
2._1 = 1是在做什么? KWigMh\r  
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。 Z#TgFQ3u  
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。 }eDX8b8emA  
\HP,LH[P:  
xXY)KI N[  
三. 动工 8@LykJbP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =:n[{/O=  
Kz3h]/A.  
wsb=[$C  
[y=$2  
template < typename T > MMxoKL  
class assignment IYM@(c@ld0  
  { `~aLSpB65  
T value;  CK!pH{n+  
public : -B3w RAEt  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9i2vWSga  
template < typename T2 > C_^R_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7AtXG^lK  
} ; ^?^|Y?f2P?  
9h,yb4jPP  
Vg [5bJ5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;aRWJG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [[66[;  
t6L^ #\'  
[@. jL0>  
.k:&&sAz  
  class holder {z[HNSyRs  
  { O'& \-j 1  
public : 1(;33),P8  
template < typename T > YI),q.3X~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T\e)Czz2-  
  { WfjUJw5x"s  
  return assignment < T > (t); o%~K4 M".  
} kDpZnXP  
} ; ^%*{:0'  
)r|zi Z{F  
#:\+7mCF  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: J*lYH]s  
MTITIecw=  
  static holder _1; Mi/'4~0Y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CQuvbAo  
 RoM*Qjw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wmcp`8w.  
而不用手动写一个函数对象。 rW%'M#! =  
8DS5<  
qf&a<[p~  
8JFkeU%yO  
四. 问题分析 ah6F^Kpl{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %k;FxUKi  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 M"$RtS|h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]'ApOp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 DwrCysIK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2,e|,N"zN  
W lLZtgq  
五. 问题1:一致性 1yRd10  
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?| eNC5' Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eP'kY(g8   
l<K.!z<-:8  
struct holder h }%M  
  { MVL }[J  
  // tA u|8aL  
  template < typename T > B?YfOSF=5  
T &   operator ()( const T & r) const W%XS0k}x  
  { ?o DfI  
  return (T & )r; l'{goyf  
} Tx?@* Q  
} ; nPIR 1Z  
3^-)gK  
这样的话assignment也必须相应改动: /G{3p&9  
y $ DB  
template < typename Left, typename Right > |b;M5w?  
class assignment 6C51:XQO  
  { oD}FJvV  
Left l; WT {Cjn  
Right r; =$zr t  
public : A`/7>'k/q[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BMj&*p8R  
template < typename T2 > ]<_!@J6k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %C][E^9  
} ; >]|^ Ux,WZ  
dvWlx]'  
同时,holder的operator=也需要改动: <fxjj  
2?nyPqT3AM  
template < typename T > :@8.t,|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v%7JZ<I'A  
  { IguG0 3:.N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @dKf]&h%%  
} }N9a!,{P=b  
gV44PI6h  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9*Twx&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m1; <T@  
k 5r*?Os  
return l(rhs) = r; v;qL? _:=c  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 vHe.+XY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F"#*8P  
WIl S^?5I<  
template < typename Tp > J& SuUh<  
class constant_t z}N^`_ *  
  { &J@ZF<Ib  
  const Tp t; yWk:u 5  
public : C)^\?DH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vCo}-b-j  
template < typename T > W",jZ"7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const v=WDs#"  
  { M_ cb(=ey  
  return t; `l0icfy  
} GeT CN  
} ; e14 Q\  
um;U;%?Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y tj>U  
下面就可以修改holder的operator=了 ] r+I D  
2xBGs9_Y  
template < typename T > JJOs L!@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2-2LmxLG  
  { pnb$lpxt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iZ;jn8  
} #{`NJ2DU]  
{"(|oIo{  
同时也要修改assignment的operator() k ZEy  
uH h2>Px  
template < typename T2 > -xEg"dY/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mYRR==iDL  
现在代码看起来就很一致了。 r~a}B.pj  
[/^g) ^s:  
六. 问题2:链式操作 m,_oX1h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1fp&"K:yR  
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。 a' fb0fz  
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。 SygsZv&LZ  
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。 mM~Q!`Nf.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1:V/['|*g)  
6UP3Ij  
template < typename T > hrxASAfg6  
struct result_1 iU|C<A%Hh  
  { -/*{^[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ViONG]F  
} ; ;yoq/  
r2`?Ta  
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: aq**w?l  
TK1M mL  
template < typename T > 5Z0x2 jV  
struct   ref w8zQDPVB%  
  { EE{%hGb  
typedef T & reference; |'(IWU  
} ; h 'CLf]  
template < typename T > SK2pOZN  
struct   ref < T &> v3]M;Y\  
  { N#qoKY(#  
typedef T & reference; wOSNlbQ5jl  
} ; #jR?C9&!(  
9$t@Gmn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wIPDeC4  
VJPPHJ[-  
template < typename T > UcIR0BYa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I!%@|[ Ow  
  { p[I gnO  
  return l(t) = r(t); ba.OjK@  
} EH%j$=@X  
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。 [#V! XdQ,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3 g!h4?^  
{<Zqw]  
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 )v.FAV:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +<#-52br\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o{eG6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7wiu%zfa:=  
最后的布局是: riQ?'!a7  
                Add HxAa,+k  
              /   \ z(` kWF1<  
            Divide   5 OTm"Iwzu@  
            /   \ Ds$;{wl#x  
          _1     3 F U%b"gP^  
似乎一切都解决了?不。 6 >2! kM7  
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。 D=+sD"<|  
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。 w}0PtzOe  
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: Z!6G (zz:>  
~Y$1OA8  
template < typename Right > Il[WXt<S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (yVI<Os{a  
Right & rt) const awtzt?VtLh  
  { z5zm,Jw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n$K_KU v  
} $~l :l[Zs  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \>Q,AyL  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ZGBcy}U(k  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 _=p|"~rN$  
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。 gqamGLK  
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。 :\XD.n-n  
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? 6y5~Kh6  
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: UJ+JVj   
p<NgT1"{  
template < class Action > W@LR!EW)  
class picker : public Action \wP$"Z}j  
  { B;$5*3D+  
public : ny0`~bl{p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rA7S1)Kq  
  // all the operator overloaded q Sah_N  
} ; f&J*(F*u  
IB<ihk  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 g>{=R|uO5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: +-i@R%  
s4\2lBU?  
template < typename Right > -u(#V#}OV?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KA7nncg;,  
  { ?xega-l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !cZIoz  
} xMu6PM<l  
`3Y+:!q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >3/<goXk7  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 nDfDpP&  
?M);wBe(  
template < typename T >   struct picker_maker -b<+Ra  
  { 0&|-wduR=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _{8boDX#  
} ; z'o+3 zq^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O@VmV>m  
  { Ki2_Nh>tM  
typedef picker < T > result; {1 mD(+pJ{  
} ; "|H0 X#  
}0o0"J-$  
下面总的结构就有了: NoT oLt\  
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。 lH 8?IkK,g  
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。 CS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *^]ba>  
至此链式操作完美实现。 #=2~MXa@z7  
78kk"9h'  
X|:O`b$G  
七. 问题3 C.|MA(7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 L!5HE])<)  
:\Dm=Q\  
template < typename T1, typename T2 > ;%&@^;@k%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4_eq@'9-q  
  { (]L=$u4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); xo}hu %XL  
} +Aq}BjD#  
te_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: .$rcTZ  
B7 T+a  
template < typename T1, typename T2 > W#$rC<Jh]  
struct result_2 asb") NfIm  
  { R[6&{&E:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [F e5a  
} ; vKxwv YDe  
GauIe0qV  
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? (Qnn  
这个差事就留给了holder自己。 &7cy9Z~m  
    v "07H  
#F kdcY  
template < int Order > y}8j_r  
class holder; >A6lX)  
template <> tO#y4<  
class holder < 1 > #Uo 9BM  
  { @YRBZ6FH  
public : Yd9y8Tq J  
template < typename T > I#0$5a},u^  
  struct result_1 z\a#"2(G.  
  { YRl2e`&jt  
  typedef T & result; |1EM )zh6  
} ; 5_PD ?lg  
template < typename T1, typename T2 > z`W$/tw"  
  struct result_2 ><Z2uJZ4x  
  { 8AK#bna~-  
  typedef T1 & result; gC?k6)p$N  
} ; @uHNz-c  
template < typename T > 16AYB17  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /PO5z7n0J  
  { Ood&cP'c  
  return (T & )r; 3 ;&N3:,X  
} p AD@oPC  
template < typename T1, typename T2 > hP #>`)aNY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y3l sAe#  
  { 6D>o(b2  
  return (T1 & )r1; sXAXHZ{  
} m$3&r2vgi  
} ; m]85F^R0  
n/?_]  
template <> *5 5yF `  
class holder < 2 > @f5X AK?  
  { o(}vR<tD\  
public : TMbj]Mso  
template < typename T > ) Limt<S  
  struct result_1 =2< >dM#`  
  { 75a3H`  
  typedef T & result; h_J 'dJS  
} ; 3K{'~?mM  
template < typename T1, typename T2 > |<OZa;c+  
  struct result_2 3 *ZE``  
  { n-uoY<;hp  
  typedef T2 & result; -*3wNGh {  
} ; \'shnzs  
template < typename T > V7.EDE2A3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NcdOzx>  
  { mZmwCS8  
  return (T & )r; '/mwXvl  
} 'w DNP_  
template < typename T1, typename T2 > P9gIKOOx#4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &<4Jyhm:o  
  { V^"5cW  
  return (T2 & )r2; /Ue~W, |  
} M Su_*&j9T  
} ; R{/nlS5  
vU::dr  
lbMb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 4]B(2FR[8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: XB2[{XH,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .(D-vkz'  
8|gwH2 st~  
return l(i, j) = r(i, j); /K1YDq<=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v. !L:1@I.  
H_Vf _p?  
  return ( int & )i; v#F .FK  
  return ( int & )j; XK>B mq/]  
最后执行i = j; {qK>A?9  
可见,参数被正确的选择了。 )D Y?Y-n  
yy@g=<okt\  
M,zUg_ @  
d(<[$ 3.  
.z+ [3Oj_E  
八. 中期总结 @#;2P'KL  
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 ?rUbN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y}QtgZEt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YjAwt;%-D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor re:=fC:t5A  
y]+q mNw"+  
YFeF(k!!n  
}}@x x&  
id'E_]r  
J#"@~Q+a`@  
九. 简化 ~0eJ6i  
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。 r1f##  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !c/G'se  
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: #A+ dj| b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g,*LP  
  +-*/&|^等 @uApm~}  
2. 返回引用。 63 F@F t  
  =,各种复合赋值等 rxJmK$qd  
3. 返回固定类型。 l!5fuB8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [BWA$5D)Ny  
4. 原样返回。 &c%;Lo  
  operator, v25]}9/C  
5. 返回解引用的类型。 w*n@_n={  
  operator*(单目) {wVj-w=<W  
6. 返回地址。 [_q3 02  
  operator&(单目) ,ir(~g+{g  
7. 下表访问返回类型。 B*W)e$  
  operator[] ye4 T2=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %v5IR  
  operator<<和operator>> HJ~0_n&  
rE)lt0mkv  
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。 K?`Fpg (  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  [,JUC<  
8`M) r'5  
template < typename Left > 2N B/&60<  
struct value_return (= #EJB1(  
  { {B+|",O5)  
template < typename T > 3@7IY4>o  
  struct result_1 <2^XKaS`  
  { z$C}V/Ey  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 9\y\{DHd  
} ; j6}/pe*;;T  
O!xul$9  
template < typename T1, typename T2 > N;gI %6  
  struct result_2 }&!fT\4  
  { -k(bM:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /r2*le (H  
} ;  $I}7EI  
} ; `3GYV|LeQ  
3HCH-?U5  
<u`m4w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q0l[1;$#  
{{N*/ E^  
下面我们来剥离functor中的operator() @~1}n/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *7cc4 wGQ  
K FMx(fD  
return l(t) op r(t) w\SfzJN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) x`9IQQ  
return op l(t) q.I  
return op l(t1, t2) @,kR<1  
return l(t) op )/Z% HBn  
return l(t1, t2) op PLoD^3uG)  
return l(t)[r(t)] ]fiAV|'^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U}hQVpP#  
)a99@`L\P  
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: 'qoDFR\v  
单目: return f(l(t), r(t)); 4+?d0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8p"R4  
双目: return f(l(t)); @?bO@  
return f(l(t1, t2)); s&.VU|=VQ@  
下面就是f的实现,以operator/为例 a\_?zi]s&,  
*UxN~?N|  
struct meta_divide T*pcS'?'  
  { ,.6)y1!  
template < typename T1, typename T2 > 4Kl{^2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?azi(ja  
  { (58}G2}q  
  return t1 / t2; J A!?vs  
} Ah#bj8}  
} ; hsCts@R  
'j&+Pg)@  
这个工作可以让宏来做: ^(79SOZC  
V)q|U6R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ip)gI&kN`z  
template < typename T1, typename T2 > \ HnlCEW,^o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^t0Yh%V7  
以后可以直接用 pXPLTGY<R+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2,T^L (]  
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 @3g$H[}  
(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。。。) 9lU"m_ QT4  
&GKtD)  
Fm-D>PR  
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 p#A{.6Pa:  
OUM^ u*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MqKf'6z  
class unary_op : public Rettype D2N<a=#  
  { N Ftmus  
    Left l; T #OrsJdu  
public : <4Ev3z*;Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `514HgR  
OK8|w]-A  
template < typename T > =hAH6C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .G/>X%X  
      { M dKkj[#  
      return FuncType::execute(l(t)); ~[[(_C3  
    } )\3 RR.p  
Gq)E,Ln&d  
    template < typename T1, typename T2 > veq.48E]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <h"07.y  
      { P,RdY M06  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _+=M)lPm  
    } V(#z{!  
} ; P70]Ju  
(?W[#.=7  
q\uzmOh  
同样还可以申明一个binary_op #t8{z~t3  
)}3!iDA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $-*E   
class binary_op : public Rettype  "o{o9.w  
  { yH<a;@C  
    Left l; qvHRP@  
Right r; Bj1{=Pvl  
public : Or:a\qQ1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KB@F^&L {  
S!oG|%VuB#  
template < typename T > \""sf{S9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :i};]pR   
      { X}5}M+'~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hW Va4  
    } t^')ST  
!Zi_4 .(4  
    template < typename T1, typename T2 > Z]^Ooy[pb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <$+Cd=71\  
      { =k0qj_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'n$TJp|s  
    } QA"mWw-Ds  
} ; azKiXr#_(  
j-}WA"  
77?D ~N[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3*<?'O7I0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5vSJjhS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |%HTBF  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 aM6qYO!jA  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! FG @ ')N!g  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 rdBF+YN9/?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h8zl\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) V/,@hv`+  
下面是修改过的unary_op Kh' 7N!  
MpCK/eiC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /&jh10}H  
class unary_op Uja`{uc  
  { lKT<aYX  
Left l; x sN)a!  
  9*b(\Z)N  
public : p*ic@n*G  
rAwuWM@BIg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :GBM`f@  
2Y-NxW^]  
template < typename T > d) i64"  
  struct result_1 }bA@QEJ  
  { %j4AX  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?nc:B]=pTY  
} ; T=~D>2C  
_Yqog/sG  
template < typename T1, typename T2 > a?K3/0G  
  struct result_2 xZc].l6  
  { X8uAwHa6F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y(92Th$  
} ; \LbBK ~l-I  
VX{9g#y$j  
template < typename T1, typename T2 > xC}9W6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M[1!#Q><!  
  { IizPu4|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tQYkH$e`/{  
} }^a" >$DU  
HA#9y;\  
template < typename T > kS)azV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xc H_Y  
  { vlSSw+r9  
  return OpClass::execute(lt(t)); BSd\Sg4  
} MUjfqxTT  
F15Yn  
} ; zxhE9 [`*e  
/Y_)dz^@  
/UP1*L  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug "'@>cJ=  
好啦,现在才真正完美了。 +B#+'  
现在在picker里面就可以这么添加了: *^=zQ~  
E,wOWs*  
template < typename Right > ,2MLYW,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i+XHXpk  
  { ?VRf5 Cr-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M:/)|fk  
} L[rxs[7~  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 tH^]`6"QUa  
i[7<l&K]  
,B8u?{O  
s+ a} _a:  
}Y`D^z~  
十. bind ?j^:jV  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 f:u3fL  
先来分析一下一段例子 gF53[\w^v  
|g1~-  
.tQeOZW'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T@P[jtH<d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k,GAHM"'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 XFmTr@\M  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 40$- ]i  
我们来写个简单的。 vp2s)W8W  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,SB5"  
对于函数对象类的版本: =,w(D~ps  
bZf}m=C!  
template < typename Func > 7%)KB4(\_  
struct functor_trait K}a3Bj,  
  { EgB$y"fs  
typedef typename Func::result_type result_type; <l!{j?Kx  
} ; XN %tcaY  
对于无参数函数的版本: 0T7c=5z4W  
-)E nr6  
template < typename Ret > <!G%P4)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [L`w nP  
  { ic=tVs  
typedef Ret result_type; H9+[T3b  
} ; /]>8V'e\  
对于单参数函数的版本: +JlPQ~5  
W<tw],M-#  
template < typename Ret, typename V1 > ;w(tXcXZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > u [Dz~  
  { >HL$=J_K?  
typedef Ret result_type; @ CNe)&U  
} ; 8m"(T-wb6{  
对于双参数函数的版本: Mv_-JE9#>o  
kT12  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `:#IZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lNbAt4]}f(  
  { \\9I:-j:p  
typedef Ret result_type; /^rJ`M[;  
} ; e754g(|>b  
等等。。。 O]VHX![Y$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .u3Z*+  
peD7X:K\s  
template < typename Func > ^SvGSx i  
struct func_return }O+`X) 9  
  { oa<%R8T?@  
template < typename T > 0i4XS*vPv  
  struct result_1 F|bg2)|du8  
  { .g?Ppma  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~v|NC([(  
} ; -I'Jm=q3]  
)l6(ss!J  
template < typename T1, typename T2 > W'! I+nh  
  struct result_2 35 d:r:  
  { GzEvp  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @Pb%dS  
} ; %}[/lIxaE  
} ; # ~(lY}  
%@MO5#)NI  
TW~%1G_v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *|({(aZ  
3{H&{@Q  
template < typename Func, typename aPicker > e#!,/p E  
class binder_1 dj2w_:&W  
  { }P\J?8  
Func fn; kHz?vVE/l  
aPicker pk; BG^)?_69  
public : =k\Qx),Ir  
y"Ios:v@-  
template < typename T > 5a%i%+;N  
  struct result_1 ]QSQr *  
  { k< $(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,{Ga7rH*   
} ; vWVQ8S.  
+HkEbR'G0  
template < typename T1, typename T2 > w[]\%`69}Z  
  struct result_2 7RCVqc"  
  { 4WXr~?Vq9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TH>7XK<90M  
} ; 5gKXe4}\/|  
=z*SzG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  N~vK8j@  
OICH:(t_  
template < typename T > "?S> }G\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &xE+PfX  
  { s8+{##"1 q  
  return fn(pk(t)); EYR%u'&7'  
} bltZQI|  
template < typename T1, typename T2 > 9S/X,|i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x \b+B  
  { siz:YRur  
  return fn(pk(t1, t2)); (sp{.bU  
} U[G5<&Z^  
} ; &UIS17cT  
q85 4k+C  
b&P2VqYgl  
一目了然不是么? @m+FAdA 0  
最后实现bind 0,1)Sg*  
NszqI  
TXbnK"XQ  
template < typename Func, typename aPicker > g`I$U%a_2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CZ.HQc  
  { f"Kl? IN8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mk[<=k~  
} ZO& F15$P  
PMZ*ECIJU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C *]XQ1F4  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 GzjC;+W  
!laOiH  
十一. phoenix T)mh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |vY|jaV}  
@<z#a9  
for_each(v.begin(), v.end(), xV.UM8  
( ?7dV:]%~2  
do_ xcX^L84\  
[ 4%*`' o$_  
  cout << _1 <<   " , " ofuQ`g1hb  
] UQO?hZ!y/.  
.while_( -- _1), +?^lnoX  
cout << var( " \n " ) 6. 6x$y3v  
) yX1OJg[s,  
); <4Ik]Uz^  
O#`y;%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: jBU!xCO  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor e_dsBmTh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ns6C xE9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \9k{h08s  
Z&5cJk W  
B&?xq)%*#  
template < typename Cond, typename Actor > 9&Ny;oy#6  
class do_while AME<V-5  
  { T;#:Y  
Cond cd; FB n . 4  
Actor act; Am=O-; b'8  
public : I 8 Ls_$[  
template < typename T > LsaRw-4.c  
  struct result_1 }0 =gP?.kE  
  { gsVm)mkd  
  typedef int result_type; [-h=L Jf#  
} ; [-2Tj)P C  
=|qYaXjT$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [Y8ot-6  
G&#l3bkQ  
template < typename T > /OeOL3Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tx]!|x" F  
  { M [6WcH0/T  
  do ]?V2L`/  
    { PjkjUP  
  act(t); cWp5pGIzfp  
  } =z9FjK  
  while (cd(t)); 1G 63eH)!  
  return   0 ; %$=}ePD  
} !L@^Zgs|@?  
} ; A2"$B\j1  
2fG[q3`  
K!;>/3Y2-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Kbcr-89Gv~  
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。 c{!XDiT]P  
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。 vf?m-wh  
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。 XT\Q"=FD  
下面就是产生这个functor的类: \"l/D?+Q  
2$1D+(5;  
0]2@T=*kTY  
template < typename Actor > V#\iO  
class do_while_actor g42f*~l  
  { uEdeA'*^  
Actor act; /^b=| +Do  
public : +Ec@qP R&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U_Am Riy  
:{x    
template < typename Cond > o & kgRv[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Rs53R$PIR  
} ; hA387?  
Jl{g"N{2u'  
e'&<DE)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Pql;5 ~/  
最后,是那个do_ RaAvPIJa |  
8~vE  
k[/`G5  
class do_while_invoker v:u=.by99  
  { ,{sCI/  
public : *+>QKR7  
template < typename Actor > ePe/@g1K*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "U iv[8B  
  { \-RVPa8k  
  return do_while_actor < Actor > (act); kcZz WG|n  
} 5 DvD  
} do_; #<gD@Jybu  
nHIW_+<Mf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? crRYgr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 fC!+"g55  
最后来说说怎么处理break和continue (zhi/>suG  
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。 u;=a=>05IR  
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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