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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gt~u/Z%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~[BGKq h  
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, INCD5dihJ  
G_ ~qk/7mF  
E4.A$/s8[  
pY%KI  
  class filler "W9z>ezp  
  { ^![7X'!;pt  
public : ~~t >;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]xJ. OUJy  
} ; /,$V/q+  
%*gg6Q  
|'x"+x   
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: :RBeq,QaO  
 >Af0S;S  
OKu~Nb*  
Z\n^m^Z =  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EF9Y=(0|  
|;p.!FO  
4gmlK,a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g2u\gR5  
yKm6 8n^  
I58$N+#  
IfI:|w}:"r  
二. 战前分析 8&qtF.i-6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 *Z2Ko5&Y2  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 `ooHABC  
rx<P#y]3)  
z|(<Co8#.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :vaVghN\  
  /* --------------------------------------------- */ Wu8zK=Ve(  
vector < int *> vp( 10 ); fZnq5rTk"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0[7"Lhpd  
/* --------------------------------------------- */ XCXX(8To0=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "zqa:D26  
/* --------------------------------------------- */ !g#y$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KhL%ov  
  /* --------------------------------------------- */ }"kF<gG1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D& &71X '  
/* --------------------------------------------- */ q$K}Fm1C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VT#`l0I }  
|S:erYE,G  
@,W5K$Ka=  
p&HO~J <w  
看了之后,我们可以思考一些问题: EV|W:;Sg  
1._1, _2是什么? _[wG-W/9R  
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。 hVd_1|/X  
2._1 = 1是在做什么? 8;f5;7M n  
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。 l%2 gM7WMY  
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。 )?6%d  
={o)82LV  
lB#7j  
三. 动工 5as5{"l  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'cc{sjG  
Np$ue }yr  
l2Rnyb<;;  
it-2]Nw  
template < typename T > E!L_"GW  
class assignment J 5xZL v  
  { VAqZ`y  
T value; ::cI4D  
public : L{&Yh|}  
assignment( const T & v) : value(v) {} >>8{N)c5E  
template < typename T2 > Tv~Ho&LS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^D ;EbR  
} ; 9}a&:QTHR  
M+lr [,c  
j;-2)ZLm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]U }B~Y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KUHkjA_  
Dg}EI^ d  
$IdU  
eIhfhz?Q;#  
  class holder "/3YV%to-#  
  { {)Shc;Qh  
public :  um2}XI  
template < typename T > Wq}W )E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U % ?+N  
  { 7m:TY>{  
  return assignment < T > (t); rQ&XHG>Q*  
} \#F>R,  
} ; s;sr(34  
TS=U%)Ik  
##Qy6Dc  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: nAX/u[  
(''w$qq"D  
  static holder _1; ? Y luX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 u Qg$hS  
6#a82_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3bQq Nk  
而不用手动写一个函数对象。 5FsfJpw  
AWA J*6Z  
g?cxqC<  
)a%E $`   
四. 问题分析 <KE%|6oER  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 K;>9K'n  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #6pJw?[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,)VAKrSg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {j4&'=C:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JcfGe4  
ZzP&Zrm  
五. 问题1:一致性 Xxj<Ai 2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4RH>i+)pS\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5s>>] .%  
B^{~,'  
struct holder HC6v#-( `{  
  { (aq-aum-I  
  // 4i<GqG  
  template < typename T > w>'3}o(nY  
T &   operator ()( const T & r) const `91Z]zGpU  
  { Cj/!m  
  return (T & )r; Mf7 [@#$  
} b+L!p.:  
} ; j'lC]}kH  
 D@]/%;  
这样的话assignment也必须相应改动: K1&t>2=%  
_3#_6>=M  
template < typename Left, typename Right > $)KNpdXh  
class assignment SA%)xGRW  
  { l j+p}dt  
Left l; m9\~dD  
Right r; @CoUFdbz  
public : vZ^U]h V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7 ;2>kgf~  
template < typename T2 > $6 4{Ff  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0w vAtK|Q  
} ; *&V"x=ba,  
cyh ;1Q  
同时,holder的operator=也需要改动: Z&7Yl(|  
!Fs<r)j  
template < typename T > Lg7dJnf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p1T0FBV L  
  { %MCS_'N J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); voJJoy%  
} 7I;0 %sVQ{  
~ftR:F|9  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 'QTa<Z)E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U r8JG&,  
kxmsrQ>av  
return l(rhs) = r; o"kL,&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7f<@+&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ylgr]?Db*  
L=WKqRa>4  
template < typename Tp > BJ5^-|  
class constant_t ;q#Pl!*5  
  { (UTA3Db  
  const Tp t; kjt(OFh'Y+  
public : ZmJ<FF4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y I[kaH"J  
template < typename T > PWO5R]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ix~rBD9  
  { 0C6T>E7  
  return t; %/SHB  
} Owv}lJ  
} ; Jyp7+M]  
L[U?{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E5Ls/ H K  
下面就可以修改holder的operator=了 A+z}z@K  
NFf` V  
template < typename T > ?KE:KV[Y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @ 0/EKWF  
  { GC(QV}9z"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); eQMa9_  
} nB}eJD|  
PtGFLM9R  
同时也要修改assignment的operator() ke)<E98DC  
,pUB[w\  
template < typename T2 > }*vE/W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +,)Iv_Xl$  
现在代码看起来就很一致了。 kPO+M~+n  
w8#ji 1gX  
六. 问题2:链式操作 i8#:y`ai  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n1b^o~agwC  
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。 Ql,WKoj*  
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。 <@y(ikp>  
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。 WE+Szg(4x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct U}l=1B  
'>Thn{  
template < typename T > n 8FIxl&u  
struct result_1 j{/5i`5m  
  { i 1GQ=@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <<-BQ l~  
} ; 6p.y/LMO  
5fLp?`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: n' 1LNi  
+=*ND<$n/E  
template < typename T > //bQD>NBO  
struct   ref Fw^^sB  
  { b27t-p8  
typedef T & reference; " ^!=e72  
} ; F3x*dq2  
template < typename T > }^*`&Lh  
struct   ref < T &> =>O{hT ^F  
  { Dw,LB>Eq,  
typedef T & reference; MFipXE!  
} ; hb>uHUb&  
c4bvJy8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J8[aVG  
5JG`FRW!  
template < typename T > KXBTJ&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Rk{vz|  
  { Pu'lp O  
  return l(t) = r(t); SjcX|=S  
}  \7e4t  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 tv; ?W=&P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H)rJ >L  
EEvi_Z932  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ] ^J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~h%H;wC&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E_{P^7Z|Jg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g O8~$Aj  
最后的布局是: #(Yd'qKo  
                Add i6O'UzD@T  
              /   \ B|=S-5pv*  
            Divide   5 Qh]k)]+*|  
            /   \ ]|[mwC4  
          _1     3 7(H?3)%0  
似乎一切都解决了?不。 SE$l,Z"[*b  
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。 9MbF:  
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。 fS%B/h=  
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: "Q{7X[$$^  
u=0161g  
template < typename Right > ~$1g"jIw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8mO_dQ  
Right & rt) const \#gguq?[  
  { msOE#QL6a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q*8 x Bi1  
} e|^.N[W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M-8d*#_P  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 WWLf'89It  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Wq<H sJd/  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 VuH }@  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 tn|H~iF{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? }t1 q5@QU  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: JQW7y!Z  
D"{%[;J  
template < class Action > zJOyr"B'8  
class picker : public Action 9|K :\!7  
  { 0 Cyus  
public : VI.Cmw~S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "DRiJ.|APs  
  // all the operator overloaded B.);Ju  
} ; g$z6*bL  
+Edq4QYwR  
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%CS1#  
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: xg;F};}5$  
\^lDd~MWG  
template < typename Right > 8boiJku`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WGUd@lC~  
  { HLqDI lL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lEw!H^O4  
} |w>d]eA5  
'1Ex{$Yk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $`L |  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2=| Ks]<P  
Jb)xzUhES  
template < typename T >   struct picker_maker FWLLbL5t  
  { ^Jc|d,u;s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ( ;KTV*1  
} ; S=$ \S9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %)e&"mq!|  
  { hF1Lj=x  
typedef picker < T > result; ]v_u2f'  
} ; (62Sc]  
.pblI  
下面总的结构就有了: c Hnd gUW]  
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。 ~6[3Km|2  
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。 qGzF@p(p8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]oKHS$W9  
至此链式操作完美实现。 %htwq]rZd  
/K<>OyR?  
iS`ok  
七. 问题3 HUel  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Q@C  y\l  
! z5Ozm+}  
template < typename T1, typename T2 > - R`nitf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y{8}z ZD  
  { l4^MYwFR{O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :6Gf@Z&+  
} iq5-eJmq  
W Qe Q`pM  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: LE g#W  
x. /WP~I  
template < typename T1, typename T2 > %KR2Vlh0  
struct result_2 NHhKEx0Gtu  
  { YIHGXi<"n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (?P\;yDG  
} ; z/pxZ B ~"  
0 R>!jw  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? O#)YbaE  
这个差事就留给了holder自己。 .gCun_td#  
    &#'.I0n  
l^__oam  
template < int Order > QL-E4]   
class holder; [`1@`5SL-  
template <> \CYKj_c  
class holder < 1 > &p55Cg@e)  
  { > v4+@o[~  
public : %'Z`425a  
template < typename T > D<T:UJ  
  struct result_1 mS+sh'VH  
  { ZD<e$PxxCd  
  typedef T & result; O 2+taB  
} ; 3WPZZN<K9  
template < typename T1, typename T2 > /WIH#M  
  struct result_2 {7EpljH@  
  { w%%*3[--X  
  typedef T1 & result; J #;|P-pt  
} ; H9[0-Ur5  
template < typename T > w|-m*v .  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4@Bl 1b[<  
  { 12}!oS~_  
  return (T & )r; j!IkU}*c  
} &HqBlRo  
template < typename T1, typename T2 > R^yh,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 43!E>mq  
  { UDlM?r:f  
  return (T1 & )r1; TjjR% 3  
} iz27yXHZ~  
} ; ziv*4  
e8k|%m<Sp  
template <> H^jcWwy:  
class holder < 2 > Lv>OBHD  
  { Dt'bbX'edw  
public : t* =i8`8  
template < typename T > L^Fb;sJYI  
  struct result_1 m=60a@o]  
  { g2YE^EKU~  
  typedef T & result; z#6(PZC}  
} ; c7]0 >nU;  
template < typename T1, typename T2 > 9x#T j/5%  
  struct result_2 ZSLvr-,D  
  { *EFuK8 ;  
  typedef T2 & result; $ou/ Fn  
} ; e1ExB#  
template < typename T > `X(H,Q}*;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )c<[@ ::i  
  {  H@sM$8  
  return (T & )r; Mwa Rwk;  
} FW3uq^  
template < typename T1, typename T2 > D=M'g}l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m~gcc  
  { X#ud_+6x  
  return (T2 & )r2; B_"PFWwg  
} %kuUQ%W1  
} ; Pje 1,B q  
_lfS"ae  
lr)9U 7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 4 i`FSO  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }wC=p>zA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Tz7|OV_W$  
i4)]lWnd  
return l(i, j) = r(i, j); OUy} 1%HY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 96%N  
n m.5!.  
  return ( int & )i; WdbHT|.Aj  
  return ( int & )j; [f]:h Ji  
最后执行i = j; .i1|U8"X  
可见,参数被正确的选择了。 88l{M[B2  
p\tA&>3-  
.+5;AtN  
"||' -(0  
Rpxg 5  
八. 中期总结 {#z[iiB  
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: :DFtH13qO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SOluTFxUw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,E2c9V'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor so A] f  
zG<>-?q~'  
b6@0?_n  
ozl>Au  
 K"Gea`I  
a#&\65D  
九. 简化 $v=(`=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 '_" S/X +v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <WL] (-9I:  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?8q4texf[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1|$J>  
  +-*/&|^等 *nwH1FjH  
2. 返回引用。 +; =XiB5R  
  =,各种复合赋值等 [>lQi X  
3. 返回固定类型。 yjM!M|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }*7Gq  
4. 原样返回。 3w+ +F@(  
  operator, Gg%pU+'T  
5. 返回解引用的类型。 od*#)   
  operator*(单目) Q fL8@W~e  
6. 返回地址。 @QDpw1;V'  
  operator&(单目) tZ:fh  p  
7. 下表访问返回类型。 AH^'E  
  operator[] 6df`]s c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o}yA{<"  
  operator<<和operator>> >bg{  
hfs QAa  
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。 <SRo2rjRa  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @`aPr26>?  
|pE ~  
template < typename Left > \<\147&)r  
struct value_return x #t?`  
  { i"n1E@  
template < typename T > sfsK[c5bm  
  struct result_1  9-y<= )  
  {  hAD gi^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %4w#EbkSS  
} ; `8;\}6:"1  
Kp6%=JjO  
template < typename T1, typename T2 > 3Q_)Xs r`  
  struct result_2 )b,FE}YX  
  { kMg[YQ]OC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; avUdv V-  
} ; +d3h @gp  
} ; [V0%=q+R  
t!0 IQ9\[*  
/L` +  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !iUT Re  
TtgsM}Fm  
下面我们来剥离functor中的operator() _ FN#Vq2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Qi|k,1A0  
TU9$5l/;g  
return l(t) op r(t) D+7[2$:z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R)%I9M,  
return op l(t) ~_ko$(;A  
return op l(t1, t2) T!>sL=uf  
return l(t) op XKvH^Z4h{l  
return l(t1, t2) op x'V:qv*O  
return l(t)[r(t)] ][>-r&V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L"( {6H  
ZJHaY09N  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v5*JBW+c*  
单目: return f(l(t), r(t)); xxpzz(S ]A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I1JF2" {c  
双目: return f(l(t)); KnUVR!H|  
return f(l(t1, t2)); !Za yN  
下面就是f的实现,以operator/为例 P#AS")Sj  
>&Vz/0  
struct meta_divide Y7 e1%,$v  
  { _]us1  
template < typename T1, typename T2 > KqXPxp^_Al  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Lo}zT-F  
  { iL'j9_w,  
  return t1 / t2; l^rQo_alk  
} ;;Jx1Q  
} ; Pe` jNiI  
`Yyi;!+0  
这个工作可以让宏来做:  `dIwBfg_  
i_p-|I:hQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a!, X@5  
template < typename T1, typename T2 > \ G1wJ]ar  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :71St '  
以后可以直接用 [f=Y*=u9,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1/c+ug!y  
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 B9]bv]  
(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。。。) ]i8t  
@E=77Jn[px  
Jl ?_GX}ZY  
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 ^(7Qz&q  
eqqnR.0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ME*A6/h  
class unary_op : public Rettype S4 s#EDs  
  { l_P90zm39!  
    Left l; U"L-1]L  
public : BxB B](  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `{Fz  
igF<].'V  
template < typename T > 0*6Q 8`I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b T** y?2  
      { cpphnGj5  
      return FuncType::execute(l(t)); ^t,haO4  
    } V2$M`|E  
x}#N?d  
    template < typename T1, typename T2 > 2g;Id.i>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n39EKH rm%  
      { _U Y5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cuL/y$+EY  
    } X5+$:jq&  
} ; ix5<h }  
Twk<<  
j k&\{  
同样还可以申明一个binary_op @I?: x4  
j)#GoU=w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~gg&G~ ET  
class binary_op : public Rettype gq~"Z[T  
  { =0SJf 3  
    Left l; CaV)F3   
Right r; uS! V_]  
public : T5wVJgN>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z<8VJZd  
Ei89Ngp\}  
template < typename T > 3Qu-X\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dEam|  
      { %I@ vMs^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Nop61zj  
    } "_:6v64Gx  
ts r{-4V  
    template < typename T1, typename T2 > o+Q2lO5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aTs9lr:  
      { `tl-] ^Y2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fP llN8n  
    } qf{HGn_9~1  
} ; M*aYcIU((  
NosOd*S  
)#sN#ZR$  
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 chM-YuN|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  gOy{ RE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o Va[  
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。 }$s QmR R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gZ=$bR  
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。。。 R#s_pW{op  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *E-MJCv  
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) =FfR?6 ~  
下面是修改过的unary_op a>k9& w  
yGH')TsjD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +P.JiH`\=  
class unary_op l`a_0  
  { :N'   
Left l; ;s#]."v_=  
  (N5"'`NZA  
public : e1hf{:&/G@  
,Bj]j -\Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vgi`.hk  
.I%B$eH  
template < typename T > =>7czw:S 1  
  struct result_1 /Z]hX*QR  
  { Fzz9BEw(i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; & d* bQv$  
} ; 7**zO3 H  
::@JL  
template < typename T1, typename T2 > He&A>bA)z  
  struct result_2 V>ZDJW"G!  
  { u@Bgyt7Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M{p9b E[j  
} ; S(lqj6aa}  
""h%RhcZ\  
template < typename T1, typename T2 > qBZ;S3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Zlbs goZ  
  { zR?1iV.]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qipS`:TER  
} {vur9L  
\U'*B}Sz  
template < typename T > u(JuU/U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7<k@{xI/  
  { pE$*[IvQ'  
  return OpClass::execute(lt(t)); y8]vl;88yY  
} CS0q#?  
jRxzZt4  
} ; l !ZzJ&  
#*3 vE& p  
+y][s{A  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tR_DN  
好啦,现在才真正完美了。 o_r{cnu  
现在在picker里面就可以这么添加了: |WW'qg]Uu  
4+4&}8FH  
template < typename Right > :^]Fp UY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A[f `xE  
  { E cd~H+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); w<Iq:3  
} y tTppmJF  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 r$%,k*X^ k  
mOFp!(  
2t7=GA+j  
k0xm-  
@"m+9ZY  
十. bind 9xL` i-7]  
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。 8'u,}b)  
先来分析一下一段例子 rEs!gGNN  
{wD "|K  
P5'VLnE R{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,u14R]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uC2 5pH"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +\J+?jOC4S  
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。 ~-~iCIaTb  
我们来写个简单的。 #c-Jo[%G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sO)!}#,   
对于函数对象类的版本: lNv xt6@s  
B*fBb.Z  
template < typename Func > ,|w,  
struct functor_trait Wr,pm#gl6  
  { d/E0opv  
typedef typename Func::result_type result_type; )7WLbj!M  
} ; cN)noGkp  
对于无参数函数的版本: ZV[-$  
r1sA^2g.  
template < typename Ret > ?y^ ix+ M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IOl0=+p  
  { f1t?<=3Ek<  
typedef Ret result_type; +Xmza8T9  
} ; >8injW3 52  
对于单参数函数的版本:  8vUq8[[  
"p&4Sn3T2?  
template < typename Ret, typename V1 > Dj w#{WR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CDDEWVd  
  { hxGo~<. :  
typedef Ret result_type; `[tYe<  
} ; %i&\ X[  
对于双参数函数的版本: P}-S[[b73s  
:Y)G-:S+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  3;Tsjv}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UDb  
  { }$:ha>  
typedef Ret result_type; EtDzmpJR>  
} ; O! w&3 p  
等等。。。 R#/0}+-M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qa1G0qMEIF  
Vje LPbk)  
template < typename Func > 'WwD$e0=  
struct func_return D*8oFJub  
  { ;(LC{jY  
template < typename T > ;AT~?o`n  
  struct result_1 t s=+k/Z  
  { N ^H H&~V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T7*p! 0  
} ; M5+K[Ir/y9  
{!"lHM%  
template < typename T1, typename T2 > $"Nqto~  
  struct result_2 fJn4'Q*U  
  { wodff_l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F/D/1w^ iR  
} ; 9>d~g!u=  
} ; kk aS&r>  
lI+KT_|L  
Y IVN;:B.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~<=wTns!  
8uB6C0,6?  
template < typename Func, typename aPicker > , ins/-3  
class binder_1 M532>+A]Za  
  { *)i+c{~  
Func fn; HE3x0H}o>  
aPicker pk; E\~!E20^  
public : !(qaudX{>k  
6CzN[R}  
template < typename T > k7bfgb {  
  struct result_1 3 yM!BTlX  
  { _({K6adb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0EUC8Ni  
} ; 0,m@BsK  
AkBEE  
template < typename T1, typename T2 > g]}E1H6-  
  struct result_2 u]t#Vf-$u  
  { C-VkXk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }_cX" s  
} ; .T7S1C $HP  
IaRq6=[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 50`<[w<J q  
FdmoR;  
template < typename T > %<'PSri  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B6]M\4v  
  { y3mJO[U0 a  
  return fn(pk(t)); *AI?md  
} s#V:! 7  
template < typename T1, typename T2 > ~H`(zzk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P!lTK   
  { $lAhKpdlW  
  return fn(pk(t1, t2)); (\$=+' hy  
} F0+@FS0   
} ; bOdyrynh  
i>AKXJ+  
\oAxmvt  
一目了然不是么? 8Sg :HU\  
最后实现bind WJw %[_W  
*Duxabo?  
-wn(J5NnR  
template < typename Func, typename aPicker > #Pq.^ ^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z$ Mc{  
  { JJE0q5[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); REKv&^FLN  
} W$?Bsz)  
Ck^jgB.7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e{`DvfY21  
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。 v/}h y$7  
#6qLu  
十一. phoenix 2W=am_\0e.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8nHFNOv6  
? Eh)JJt  
for_each(v.begin(), v.end(), \d"M&-O  
( /? HLEX  
do_ xouy|Nn'  
[ *6 1G<I  
  cout << _1 <<   " , " >PK\bLEo  
] >-<7 r?~  
.while_( -- _1), gAViwy9{  
cout << var( " \n " ) zu|=1C#5h  
) / ,#&Htk  
); ao.v]6a  
nXcOFU  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: d"JI4)%  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor eXZH#K7S#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PEHaH"|([=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s9}VnNr  
Fwv(J_'q  
fW.)!EPO  
template < typename Cond, typename Actor > p}R3A J  
class do_while .#$D\cwV  
  { qECta'b&  
Cond cd; a76`"(W  
Actor act; ]R  s  
public : {`CmE/`{  
template < typename T > >\c"U1%E  
  struct result_1 +idp1SJ4  
  { 6N.+  
  typedef int result_type; Um\_G@  
} ; A/{0J\pA  
dk4|*l-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #-Nc1+gu   
>@NGX-gp  
template < typename T > EkEU}2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pUXszPf  
  { I4"U/iL51  
  do QnNddCiu=  
    { p6e9mSs  
  act(t); .~Z@y#  
  } M]$_>&"  
  while (cd(t)); `jyBF  
  return   0 ; Me e+bp  
} "vG~2J  
} ; -THU5AB  
=jN9PzLk  
\@i4im@%xU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D,J yb0BW  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -YHyJs-bU  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 !K$qh{n  
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。 JHZ`LWq  
下面就是产生这个functor的类: |ydOi&  
X0QLT:J b  
%1oG<s  
template < typename Actor > $9Yk]~  
class do_while_actor h16i]V  
  { d;9F2,k$w  
Actor act;  E\! <=  
public : T=n)ea A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J|A:C[7 2  
4BgrG[l)  
template < typename Cond > /}=Bi-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0ynvn9@t  
} ; ,S7 g=(27(  
f~NGIlgR  
p:n.:GZ=y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 EsR$H2"  
最后,是那个do_ /Sag_[i  
bAa+MB#A  
^E3i]Oem  
class do_while_invoker Y]R;>E5o|  
  { PRE\ 2lLY  
public : (]l}QR%Bxu  
template < typename Actor > 6#rj3^]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  H*]B7?S  
  { hRvj iK\  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?nya;Z-~Hc  
} .:)nG(7f<  
} do_; ;5fq[v^P:  
4dwG6-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :UgCP ~Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2l9RU}  
最后来说说怎么处理break和continue Z7t-{s64  
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。 w0FkKJV  
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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