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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N&M~0iw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `(3/$%  
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, Pcw6!xH  
A* um{E+   
_vZ"4L+Iw+  
!&"<oPjr+  
  class filler t 89!Ihk  
  { Ovj^IjG-`  
public : 4)("v-p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mVR P~:+  
} ; *guoWPA|Ij  
d20gf:@BM  
ZfB " 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: YJo["Q  
PP!SK2u "L  
t1%_DPD%W  
qs QNjt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,%)6jYHRw  
T,VY.ep/  
SGe^ogO"v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 a|?4 )  
>hr{JJe  
Iyyh!MVF  
EbdfV-E  
二. 战前分析 TsGE cxIg  
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。 }6@pJ G  
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 $k2*[sn,  
tuhA 9}E  
M`l.t -ut  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *q1%IJ  
  /* --------------------------------------------- */ <^lRUw  
vector < int *> vp( 10 ); -k"^o!p  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }|XtypbL  
/* --------------------------------------------- */ u5Ftu?t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V?=8".GiX  
/* --------------------------------------------- */ VL*ovD%-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Et/&^&=\-  
  /* --------------------------------------------- */ a(0*um(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); smry2*g  
/* --------------------------------------------- */ iURk=*Z=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ck!VV2U#  
+*hm-lv?  
G;~V  
Lg+G; W  
看了之后,我们可以思考一些问题: UNkCL4N  
1._1, _2是什么? l'TWkQ-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 lHhUC16>  
2._1 = 1是在做什么? z d-Tv`L#  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 EMfdBY5  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 n;:rf7hGY  
)kkhJI*v  
R@`y>XGNJ  
三. 动工 %!PM&zV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9t#S= DP  
,Bal  
3fh8$A  
&w1P\4?G  
template < typename T > yn/rW$  
class assignment %,k] [V  
  { m2v'WY5u  
T value; |\g5+fv9  
public : uIDuGrt  
assignment( const T & v) : value(v) {} Xt'sQ}  
template < typename T2 > 1rDqa(7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =%> oR  
} ; 57g</ p  
aM$W*- Y  
6MxKl D7kl  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f`&dQ,;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [ U w i  
ryFxn|4  
DmOyBtj  
f0BdXsV#g  
  class holder ^J\~XYg{7  
  { `8Lo{P  
public : Z%n(O(^L  
template < typename T > Vl2XDkhq  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )u qA(R>  
  { Ey4z.s'-l  
  return assignment < T > (t); V@\%)J'g  
} @`,1:  
} ; Uv4`6>Ix  
HO' '&hz  
[ l8jRT=R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3hK#'."`N  
wW/7F;54  
  static holder _1; P:N1#|g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0s>/mh;  
Vb'7>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q;D0<Bv  
而不用手动写一个函数对象。 //4Xq8y  
'`Wwt.A  
G2^et$<{uU  
h)Ff2tX  
四. 问题分析 !0dNQ[$82  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 w/IZDMBf|  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Vo"RO$%ow*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^'ryNa;"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _BDK`D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +tD[9b! m  
wW%4d  
五. 问题1:一致性  *tAg*$  
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?| O1`9Y}G(r  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?Sb8@S&J  
"hdvHUz  
struct holder zH*KYB  
  { %zO h  
  // d%0~c'D8a  
  template < typename T > Ogp"u b8  
T &   operator ()( const T & r) const \~5C7^_  
  { YLVPAODY  
  return (T & )r; Y9`5G%  
} A|@_}h"WG  
} ; d` [HT``  
gy;+_'.j   
这样的话assignment也必须相应改动: :Pv*, qHE  
+d%L\^?F  
template < typename Left, typename Right > oy;K_9\  
class assignment =2 *rA'im  
  { Dxk+P!!K  
Left l; B)QHM+[= F  
Right r; p3}?fej&|  
public : po}F6m8bX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6AWKLFMV  
template < typename T2 > MW+b;0U`#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A3ZY~s#Iv  
} ; OGY"<YH6  
chEn|>~  
同时,holder的operator=也需要改动: A=j0On  
.n=Z:*JqQ  
template < typename T > s-S }i{Z!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %G?;!Lz  
  { ;q1A*f\:#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {Ions~cO)  
} T_lsGu/  
"jaJr5Wv=y  
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。 m B\C?=_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M BXBog7U  
~%2pp~1 K  
return l(rhs) = r; sIv)'  
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。 `~W-Xx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7^Yk`Z?|a  
wm+})SOX9  
template < typename Tp > Rtjqx6-B;  
class constant_t I=!rbF;Z  
  { l]]l  
  const Tp t; +GAf O0  
public : "rAY.E]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3bNIZ#`|MB  
template < typename T > VG>vn`x>a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Z,.G%"i3C  
  { 5~yNqC  
  return t; x[Wwq=~  
} 7jJbo]&  
} ; ^`D=GF^tX  
L.=w?%:H=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g5q$A9.Jl  
下面就可以修改holder的operator=了 U-^[lWn[@4  
> MH(0+B*  
template < typename T > E~kG2x{a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $.:mai  
  { W k}AmC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X.TI>90{  
} Z,X'-7YkU  
M+!x}$ &v  
同时也要修改assignment的operator() w%zRHf8C  
:>81BuMvg  
template < typename T2 > b,IocD6v;P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .{S8f#p9T  
现在代码看起来就很一致了。 Tb1U^E:  
wap3Kd>MP  
六. 问题2:链式操作 8/"fWm/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q-Qxbg[>e  
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。 P6Mhbmt9*  
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。 wP/A^Rs  
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。 Eaqca{%/^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?J,AB #+  
j.:h5Y^N  
template < typename T > _|''{kj(  
struct result_1 'r\ V. 4  
  { WGAXIQ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "+uNmUUnm  
} ; k'X;ruQ:tF  
5%}wV,Y  
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: j:bgR8 %e  
 a1j.fA  
template < typename T > _Zc%z@}  
struct   ref gf+d!c(/  
  { iL7VFo:Q  
typedef T & reference; bOI3^T  
} ; T%Pp*1/m7  
template < typename T > c '\SfW<  
struct   ref < T &> jn.C|9/mj  
  { @d&/?^dp6  
typedef T & reference; j( #%tIv  
} ; z* <y5  
|p00j|k   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Yif*"oO  
:h,`8 Di  
template < typename T > ~3RC>8*Qw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]Zf6Yw.Y  
  { mNYl@+:psj  
  return l(t) = r(t); 0L^u2HZYL  
} \x >65;  
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。 O3o: qly!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >ulY7~wUv  
\b*X:3g*  
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 N:"C+ a(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `8\Ja$ =  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /VHi >  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H UWxPIu  
最后的布局是: '!1$9o^$  
                Add t_ur&.^SB  
              /   \ A`6ra}U<  
            Divide   5 )$Z(|M4  
            /   \ P;]F=m+ *V  
          _1     3 _DP|-bp D  
似乎一切都解决了?不。 ~svO*o Wa  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Vc3mp;6"  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 gX5&d\y  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: z{]?h cY  
n +1y  
template < typename Right > Qju`e Eo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V^il$'  
Right & rt) const b.2J]6G  
  { 3_5XHOdE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W0cgI9=9  
} Bf4%G,o5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a1N!mQ^  
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。 Wd(86idnc  
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。 }vt%R.u  
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。 efz&@|KR  
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。 G&f7+e  
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? lnbmoHv  
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: 'YSuQP>  
;,O fJ'q^  
template < class Action > %G3sjnI;l  
class picker : public Action xeTgV&$@  
  { kD.pzx EM  
public : v$w++3H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} eUO9 a~<  
  // all the operator overloaded Z%gx%$  
} ; m|svQ-/j  
R,@g7p  
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。 ?HHzQ4w%{  
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: 'q%%m/,VPQ  
Ps R>V)L  
template < typename Right > Cef:tdk7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #< CIFVH  
  { BC\S/5~k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +1;'B4  
} \.s`n2.w  
,R wfp=*E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s.jO<{  
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。 ,7d|O}B  
o`r(`6@  
template < typename T >   struct picker_maker YT yX`Y#  
  { v vE\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `3iQZu i  
} ; 1x >iz `A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %kU'hzLg  
  { q9}m!*8e  
typedef picker < T > result; eK`PxoTI-I  
} ; `EMi0hm&H  
*i<\iMoW  
下面总的结构就有了: S-Ai3)t6  
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。 Q1tpCT  
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。 6/mF2&&g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2'{}<9  
至此链式操作完美实现。 </E>tMW  
Yr&Ka:  
E,*&BDW  
七. 问题3 aU<s<2 O)  
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。 &$ p[  
=3ADT$YHd  
template < typename T1, typename T2 > LP`CS849z2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PJ 9%/Nrh  
  { E20 :uZ7\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %AR^+*Nu  
} %%g-GyP 1  
{K7YTLWY  
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: ^b53}f8H  
xFsmf<Vm  
template < typename T1, typename T2 > $3\yf?m}q  
struct result_2 F=&;Y@t  
  { T{S4|G1R6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QB 77:E  
} ; t=dO  
8sw,k   
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? HcJE0-"  
这个差事就留给了holder自己。 *_)E6Y?9  
    i7eI=f-Q  
W (& 6  
template < int Order > !dv-8C$U  
class holder; +{rJ[J/g  
template <>  *W^=XbG  
class holder < 1 > 8B@J Fpg^  
  { O{n<WQd{CY  
public : 5N1 K~".  
template < typename T > =s[ &;B`s  
  struct result_1 eoJ]4-WFq  
  { cgyo_ k  
  typedef T & result; v["3  
} ;  wOHEv^,  
template < typename T1, typename T2 > |NEd@  
  struct result_2 Bxv8RB  
  { H~m]nV,r  
  typedef T1 & result; JE)J<9gf  
} ; u7muaSy  
template < typename T > `-D$Fsl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }aZr ou3E  
  { sb'p-Mj  
  return (T & )r; 0>Fqx{!heq  
} B| Q6!  
template < typename T1, typename T2 > rl|Q)A{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~t9Mh^gij  
  {  ? ICDIn  
  return (T1 & )r1; /J;]u3e|  
} @+dHF0aXd  
} ; oEAfowXSqk  
~V$ f #X  
template <> @"8~Y|L93  
class holder < 2 > 8_iHVc;<  
  { t F/nah  
public : .&(8(C  
template < typename T > 4e/cqN 6  
  struct result_1 sV'v* 1|  
  { 9Dq.lr^  
  typedef T & result; U_*3>Q  
} ; yqBa_XPV8  
template < typename T1, typename T2 > l"L+e!B~  
  struct result_2 KnFQ)sX^  
  { 73pC  
  typedef T2 & result; yfq>,  
} ; yiO31uQt  
template < typename T > qvTKfIl{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ws>i)6[  
  { 6!RikEAh  
  return (T & )r; -aN":?8(G  
} irmwc'n]  
template < typename T1, typename T2 > cUC17z2D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const O#PwRud$  
  { ^^ j/  
  return (T2 & )r2; lE a W7j  
} acP ;(t  
} ; DvJB59:_}  
eE,;K1  
J=P;W2L  
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> >。 {jhcZ"#>\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &oc_ a1 R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5U;nhDmM  
5m 3'Gt4  
return l(i, j) = r(i, j); /Tcb\:`9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^yD"d =z  
&vkp?UH  
  return ( int & )i; fMzYFM'i  
  return ( int & )j; {]@Qu"M  
最后执行i = j; r8+*|$K  
可见,参数被正确的选择了。 IrUi E q  
H8<m9zDvl  
!?n50  
7BK46x  
776 nWw)  
八. 中期总结 !*8#jy  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: J 5- rp|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3z$HKG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /evaTQPz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }JH`' &3  
*XOS.$zGz  
B%y! aQep  
>eu `!8  
8k%H[Smn:  
Yd.027  
九. 简化 X -v~o/r7  
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。 UCn.t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5{HtJ?sKc5  
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: 6s&qZ+v-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 { $X X  
  +-*/&|^等 Jtpa@!M  
2. 返回引用。 \ bC}&Iz6  
  =,各种复合赋值等 n)Hk8)^8  
3. 返回固定类型。 RAdvIIQp:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T[m ~6  
4. 原样返回。 Q{8qm<0g  
  operator, SUo^c1)G  
5. 返回解引用的类型。 +=Yk-nJ  
  operator*(单目) 8 `o{b"l+  
6. 返回地址。 C*$|#.l  
  operator&(单目) |O%:P}6c  
7. 下表访问返回类型。 O<bDU0s{M  
  operator[] z,M'Tr.1|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n~9 i^  
  operator<<和operator>> GPMrs)J*!  
2h5tBEOX.s  
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。 \!m!ibr  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,v|CombIc.  
v)%[  
template < typename Left > /5jKX 5r  
struct value_return N*HH,m&  
  { u1wg C#  
template < typename T > kz$(V(k<  
  struct result_1 >QA/Mi~R  
  { ws. ?cCTpt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "h QV9 [2\  
} ; S]vW&r3`  
6xyY+  
template < typename T1, typename T2 > FBYll[8  
  struct result_2 )K8P+zn~  
  { P_v0))n{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }FHw" {my  
} ; F ZM2   
} ; l&vm[3  
K* 0 aXr?  
jGJ.Pvc>i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;gdi=>S_  
S_ZLTcq<1  
下面我们来剥离functor中的operator() Al=(sHc'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ip<15;Z  
_r~!O$2  
return l(t) op r(t) G OH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,0BR-#  
return op l(t)  4c  
return op l(t1, t2) ;5-R =e(KA  
return l(t) op ]sf2"~v  
return l(t1, t2) op zoJ_=- *s  
return l(t)[r(t)] Wk7L:uK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] };i&a%I|  
c6f|y_ 2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: D!c1;IHZ  
单目: return f(l(t), r(t)); wwo(n$!\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j!6elzg  
双目: return f(l(t)); n9N#&Q"7m  
return f(l(t1, t2)); $+A%ODv  
下面就是f的实现,以operator/为例 'y'T'2N3  
,LoMt ]H  
struct meta_divide &b 5T&-C<  
  { vYYS .ve  
template < typename T1, typename T2 > ?s1u#'aO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s*aH`M7^0  
  { +Gk! t]dy  
  return t1 / t2; '2 w XV;`  
} ,}eRnl\  
} ; sM #!Xl;  
&G0l&8pa  
这个工作可以让宏来做: Rrh<mo(yj#  
:= ]sq}IN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [`y:M&@  
template < typename T1, typename T2 > \ C}n[?R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; MMd0O X)P  
以后可以直接用 TS\9<L9S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Uc_'3|e  
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 sI^@A=.@  
(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。。。) $,8CH)w  
Y1#-^,qg  
c-[Q,c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 aQl?d<|+lk  
MZ;"J82p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }f<fgY  
class unary_op : public Rettype [?Mc4uT{  
  { C/{nr-V3u  
    Left l; *p""YEN  
public : Wv6z%r<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CPc"  
,`ZPtnH+  
template < typename T > X_vI0YX9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w{_e"N  
      { +A]&AkTw  
      return FuncType::execute(l(t)); Z}sG3p  
    } d9`3EP)n  
y_}K?  
    template < typename T1, typename T2 > ~C}(\8g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?2J S&i  
      { %E4$ZPSW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  1m&!l6Jk  
    } Ymwx (Pm  
} ; Sf+(1_^`t  
zF[3%qZE:T  
bs<WH`P  
同样还可以申明一个binary_op Y{%4F%Oy  
)ZS:gD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K*([9VZ  
class binary_op : public Rettype _7-"Vo X  
  { QV nO  
    Left l; |#DC.Ga!  
Right r; 7bgnZ]r8t  
public : .Ws iOJU  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *6 I =oE  
,Hik(22  
template < typename T > IeR l6r%:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZTQ$Ol+{ q  
      { NYSj^k;^(z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4@/q_*3o  
    } H B::0l<  
t-v^-#  
    template < typename T1, typename T2 > sf.E|]isW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m NUN6qVP~  
      { LU-#=1Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }vXA`)Ns  
    } 1Y H4a|bc  
} ; N:UDbLjw~  
fl pXVtsQ  
b9W<1eqF  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 syWv'Y[k?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;a!h.8UJPI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5~`|)~FA  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 IQ(]66c ,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (5f5P84x  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 t7U,AQ=;P5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4=?Ok":8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) >K_$[qP3  
下面是修改过的unary_op /o<}]]YBF  
,wry u|7"$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7|h3.  
class unary_op >.!5M L\  
  { 9E->;0-  
Left l; H3p4,Y}'#  
  +P> A P&  
public : X]+(c_i:hC  
!Zk%P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wzNt c)~i  
bMK#^ZoH  
template < typename T > =\ti<  
  struct result_1 "6I-]:K-  
  { P-E'cb%ub  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h-?q6O/|  
} ; 0I(GB;E  
(/9.+V_  
template < typename T1, typename T2 > aIn)']  
  struct result_2 jza}-=&+e  
  { w]o:c(x@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H}jK3;8E  
} ; x8SM,2ud  
6KIjq[T^  
template < typename T1, typename T2 > 5Gw!9{ke  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \Age9iz&  
  { :o.x=c B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <6}f2^  
} c]g<XVI  
>'2w\Uk~:  
template < typename T > aowPji$H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W[1f]w3  
  { PtPGi^  
  return OpClass::execute(lt(t)); Dj,+t+|  
} &G7)s%q  
w{:Oa7_A  
} ; XoH[MJC  
+}`O^#<qLX  
<QkN}+B=  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug V~]'+A q>  
好啦,现在才真正完美了。 n&3iv ^  
现在在picker里面就可以这么添加了: Gw\G+T?M-  
'sjJSc  
template < typename Right > =7J|KoKK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :C|>y4U&(s  
  { g'}`FvADi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @T,H.#bL  
} 7fN&Q~.  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #g-*n@ 1  
L?D~~Jb  
iZkW+5(  
~-`BSR  
`%mBu`A  
十. bind X#Dhk6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?,i#B'Z^  
先来分析一下一段例子 sS1J.R  
Z68Wf5@to&  
9 .&Or4>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :,}:c%-^"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nuQLq^e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _#^A:a^e8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  'QekQ];  
我们来写个简单的。 rmg";(I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |S>J<]H p  
对于函数对象类的版本: cO=UswIkwO  
=-Q  
template < typename Func > %)6 :eIS  
struct functor_trait zfr(dQ  
  { ?%za:{  
typedef typename Func::result_type result_type; r"u(!~R  
} ; xV n]m9i  
对于无参数函数的版本: !s[j1=y  
6(<~1{ X%  
template < typename Ret > ]=86[A-2N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UTK.tg  
  { ev;5 ?9\E  
typedef Ret result_type; "-j@GCme  
} ; I 3zitI;  
对于单参数函数的版本: ,QHx*~9  
M#lVPXS  
template < typename Ret, typename V1 > 9tc@   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &h4Z|h[01  
  { sNk>0 X[  
typedef Ret result_type; eFXi )tl  
} ; HDW\S#  
对于双参数函数的版本: 1:;&wf  
LnRi+n[@7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ` .sIZku  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^K 77V$v  
  { .J6 j"  
typedef Ret result_type; 9J;H.:WH  
} ; ukDH@/  
等等。。。 Alk* "p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l~6SR  
e2h k  
template < typename Func > C#?d=x  
struct func_return b1>$sPJ+  
  { 4qSS<SqY  
template < typename T > qYu!:xa8  
  struct result_1 (krG0S:0Q  
  { RH'F<!p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *(SBl}f4l  
} ; A$"$`)P!  
#u=O 5%.  
template < typename T1, typename T2 > M4hN#0("4  
  struct result_2 fN*4(yw  
  { ubCJZ"!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aXK%m  
} ; O*n%2Mam  
} ; X8l1xD  
Q-dHR i  
pYhI{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v!'@NW_  
CL}I:/zRB  
template < typename Func, typename aPicker > n$![b_)*  
class binder_1 DwrCysIK  
  { 'm!1 1Phe  
Func fn; x]J-q5  
aPicker pk; &\]f!'jV  
public : lSbM)gL  
z Q|x>3   
template < typename T > U/&qV"Ih  
  struct result_1 VQNH@g^gqr  
  { ]zMBZs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \7tvNa,C  
} ; k&"qdB(I  
O7CYpn4<7  
template < typename T1, typename T2 > ']6#7NU  
  struct result_2 UUEDCtF)  
  { cCbr-Z&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6exlb:  
} ; z?_}+  
0_zSQn9c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AA& dZjz  
MLIQ 8=  
template < typename T > y $ DB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N8(x),  
  { .Zt/e>K&  
  return fn(pk(t)); j83Y'VJJC  
} Vq7 kA "  
template < typename T1, typename T2 > "yq;{AGOGl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \w_[tPz}  
  { >E,L"&_j  
  return fn(pk(t1, t2)); _ktSTzH0  
} ?d#(ian  
} ; ?'#;Y"RT  
U)%u`C0  
Jsnmn$C  
一目了然不是么? [[DFEvOEh  
最后实现bind 3@ukkO)   
`V_/Cz_}D  
:3*oAh8|  
template < typename Func, typename aPicker > %mv x}xV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NGQIoKC  
  { z iGL4c0p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l45F*v]^  
} i&Cqw~.H  
tJ_@AcF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n$0)gKN7  
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。 -^ ayJ73  
$I0a2Z=dP  
十一. phoenix W2(=m!:U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xs`gN  
~4` ec   
for_each(v.begin(), v.end(), 2}Plr{s9  
( AX Jj"hN  
do_ *ik)>c_  
[ W",jZ"7  
  cout << _1 <<   " , " >Ez}r(QQ^  
] daJ-H  
.while_( -- _1), M6Z`Pwv];  
cout << var( " \n " ) acZ|H  
) J; Xz'0  
); :*%\i' $!/  
e/D\7Pf  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: , ZW.P`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor L`@&0Zk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (xJBN?NRO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "MP{z~M mj  
\`9|~!,Ix7  
{ 3P!b|V>  
template < typename Cond, typename Actor > 9JeGjkG,  
class do_while *<5lx[:4/x  
  { iZ;jn8  
Cond cd; #{`NJ2DU]  
Actor act; {"(|oIo{  
public : BU\NBvX$  
template < typename T >  cJ{P,K  
  struct result_1 xx#Ef@bS  
  { 9.}3RAB(cv  
  typedef int result_type; 1L9 <1  
} ; EHJc*WFPU-  
iv`-)UsE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} au~gJW-  
ArKrsI#H-  
template < typename T > md_s2d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n!orM5=:O  
  { Y mSaIf  
  do t~#+--(  
    { `b$I)UUm  
  act(t); -0){C|,6  
  } n9yv.p]  
  while (cd(t)); CA~S$H\"  
  return   0 ; yE/I)GOQjs  
} %['F[Mo  
} ; Nq1RAM  
~z"->.u  
x6P^IkL:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2!`Z3>Oa  
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。 A[Xw|9  
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。 !LESRh?  
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。 ~$ Yuxo  
下面就是产生这个functor的类: p`C5jfI  
xBd% e-r  
]sIFK  
template < typename Actor > ]z@]Fi33Y  
class do_while_actor R|yTUGY  
  { HM x9M$  
Actor act; _J`M>W)8  
public : '7%9Sqx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?q7Gs)B=^'  
-O6o^Dk  
template < typename Cond > 8;bOw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4K,&Q/Vdd7  
} ; SxyFFt  
%|||M=akk  
g-`NsqzD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Va:jMN  
最后,是那个do_ J#^M   
3KZ h?~B  
#7)6X:/O  
class do_while_invoker 7wiu%zfa:=  
  { riQ?'!a7  
public : HxAa,+k  
template < typename Actor > z(` kWF1<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OTm"Iwzu@  
  { DenCD9 f  
  return do_while_actor < Actor > (act); *9 xD]ZZF  
} |9@;Muq;  
} do_; R 1\]Y  
/$Jh5Bv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f:>jH+o.S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D-/A>  
最后来说说怎么处理break和continue e;v2`2z2  
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。 gne c#j  
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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