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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nd`1m[7MNu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %6t:(z  
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, av(6wht8  
3RUy, s  
fQ7V/x!  
7kC^ 30@T3  
  class filler +Z,;,5'5G  
  { 2/U.| *mH  
public : #QZe,"C9`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5frX   
} ; 9v#CE!  
k<z )WNBf  
b8H{8{wi|  
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: 5G}?fSQ>  
Q1lyj7c#x  
V~qNyOtA]  
~ \r*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HGl|-nW>  
o]odxr  
\a<wKTkn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 O4 w(T  
|o7[|3:M  
xKbXt;l2  
SA:Zc^aV  
二. 战前分析 (xycJ`N  
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。 ?C]vS_jAh  
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 >:SHV W  
PhLn8jNti  
pt?bWyKG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^ "E^zHM(  
  /* --------------------------------------------- */ L]7=?vN=8  
vector < int *> vp( 10 ); )w em|:H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rD tY[  
/* --------------------------------------------- */ K&u_R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Z<oaK  
/* --------------------------------------------- */ *9 {PEx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MyOd,vU  
  /* --------------------------------------------- */ DmK57V4L^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Nd4f^Y   
/* --------------------------------------------- */ ]dVGUG8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4>YR{  
]U?^hZ_  
<(#(hDwy  
0J*??g-n  
看了之后,我们可以思考一些问题: *YI98  
1._1, _2是什么? yHYsZ,GE  
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。 #Bze,?@  
2._1 = 1是在做什么? UhF-K#Z9  
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。 5{TsiZh4  
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。 3l]lwV  
'B$yo]  
SZ7:u895E  
三. 动工 ?9vuuIE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m<G,[Yc  
Lpkyoh v  
t mn tp  
hw uiu*  
template < typename T > VO5#Qgen  
class assignment ^^u5*n+5  
  { y G~?MEh{  
T value; _{ue8kGt  
public : ,O5NLg-  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~i= _J3'  
template < typename T2 > I@\lN&HC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B^=-Z8  
} ; pp?D7S  
m[osg< CR_  
;._ l 0Jw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DDQx g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E, Z$pKL?  
XTs8s12  
_~m5^Q&  
ux-/>enc  
  class holder evJ4C#Pr  
  { k?yoQL*  
public : HdI8f!X'TG  
template < typename T > -:^U_FL8un  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const NSMyliM1Y  
  { BU)U/A8iS  
  return assignment < T > (t); wVXS%4|v  
} &<g|gsG`  
} ; Jumgb  
uh_RGM&  
*tFHM &a  
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: `cn#B BV  
a~`eQ_N D  
  static holder _1; k8yEdi`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Eh`7X=Z7E  
Ufj`euY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,^r9n[M4M  
而不用手动写一个函数对象。 .~db4d]  
KM0ru  
 'c&Ed  
qAr M|\l1  
四. 问题分析 *U-4Sy  
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。 ~G p [_ %K  
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。 .<?GS{6 N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CT@ jZtg0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Mexk~z A^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;a!S!% .h  
Rh2+=N<X  
五. 问题1:一致性 OKZV{Gja  
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?| fm%t^)E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A|[?#S((]  
@u+]aI!`-  
struct holder eeg)N1\  
  { fb7;|LF  
  // G>_*djUf  
  template < typename T > ]#<4vl\  
T &   operator ()( const T & r) const ]EbM9Fo-U  
  {  7Die FZ?  
  return (T & )r; eIF5ZPSZi  
} ?,Xw[pR  
} ; je-!4r,  
tFn)aa~L  
这样的话assignment也必须相应改动: +480 l}  
g axsv[W>^  
template < typename Left, typename Right > P8 c`fbkX2  
class assignment q_8+HEvo  
  { 9=M$AB  
Left l; ;+_:,_  
Right r; Q}JOU  
public : ^e5=hH-%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |i*37r6]=  
template < typename T2 > u#fM_>ML  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /62!cp/F/D  
} ; ,KZ~?3$yj  
!n!*/[}X  
同时,holder的operator=也需要改动: /HEw-M9z  
s[*rzoA  
template < typename T > .sW|Id )  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g =hg%gRy"  
  { Paq4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2qNt,;DQ  
} $Wol?)z  
MY)O^I X$  
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。 r6Dz;uz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rKc9b<Ir  
s^TZXCyF o  
return l(rhs) = r; n6>#/eUH  
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。 xu%k~4cB,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i"FtcP^  
uZYF(Yu  
template < typename Tp > @bLy,Xr&  
class constant_t B@))8.h]  
  { XJB)rP  
  const Tp t; gg/-k;@ Rf  
public : iVr JQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^CH=O|8j  
template < typename T > 8d{0rqwNE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L{\8!51L  
  { Hio0HL-  
  return t; S+6.ZZ9c  
} z6P$pqyF  
} ; *a^(vo   
B mb0cF Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "{xrL4BtC  
下面就可以修改holder的operator=了 m7V/zne  
~=LE0.3[  
template < typename T > W i.& e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const VGN5<?PrN  
  { B-Hrex]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e>OoyDZ@R  
} UDFDJm$  
R w\gTo  
同时也要修改assignment的operator() I@N8gn  
h" W,WxL8  
template < typename T2 > ]N]!o#q}L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gVuFHHeUz  
现在代码看起来就很一致了。 2pCaX\t  
%2{ye  
六. 问题2:链式操作 Yh7t"=o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KF}hV9IU  
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。 =svN#q5s  
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。 q<<v,ihh  
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。 wJqMa9|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {Xy5pfW Q  
JR|ck=tq  
template < typename T > >y>5#[M!  
struct result_1 r;2^#6/Z  
  { .Hm>i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >:!5*E5?  
} ; /N .b%M] !  
M _f:A  
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: r5/0u(\LB  
T>Z<]s  
template < typename T > 0mVNQxHI  
struct   ref \@zHON(  
  { gJ{)-\  
typedef T & reference; Fo_sgv8O<  
} ; ~?}Emn;t  
template < typename T > !< ";cw(q  
struct   ref < T &> kTB 0b*V  
  { C) s5D  
typedef T & reference; 'LC1(V!_j  
} ; }<r)~{UV  
$PPi5f}HD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Zi i   
7]bGc \  
template < typename T > b|DdG/O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (t|Zn@uY  
  { w9imKVry  
  return l(t) = r(t); *^4"5X@  
} 33q}CzK  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ^ @5QP$.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V!=,0zy~Z  
q;CiV  
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 `w Vyb>T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `h\j99  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J@'wf8Ub  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "S]TP$O D  
最后的布局是: )&O %*@F  
                Add CRE3icXbQ  
              /   \ 'H!Uh]!  
            Divide   5 BU_nh+dF  
            /   \ am'7uy!ka~  
          _1     3 kzLsoZ!I  
似乎一切都解决了?不。 X_h}J=33Q  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 cT,sh~-x,  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 m(!FHPvN  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 4$<JHo @.  
cq]6XK-W  
template < typename Right > ~ 7s!VR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q9_OGd|P  
Right & rt) const * u>\57W  
  { y)@wjH{6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,z jv7$L  
} ":ue-=&M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 MTn{d  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 (<9u-HF#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?caSb =f  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 [W&T(%(W-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4r}51 N\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ?@86P|19  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ;Y, y4{H3  
~DwpoeYX  
template < class Action > XL ^GZ  
class picker : public Action <5051U Eu  
  { 2+XA X:YD  
public : })%{AfDRF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h_'*XWd@  
  // all the operator overloaded AwR =]W;j  
} ; 5H^ (2w  
o]V^};B  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 F^:3?JA _  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 75lA%| *X  
N!}f}oF  
template < typename Right > g_bLl)g<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]-# DB^EQ  
  { uY To 9A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W>r+h-kR  
} J&_n9$  
Pq$n5fZC !  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1% `Rs  
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。 ? r4>"[  
=3P)q"  
template < typename T >   struct picker_maker |G<|F`Cj  
  { ccxNbU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0y\Z9+G:  
} ; i%?*@uj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YmG("z  
  { $`8wJf9@w  
typedef picker < T > result; {qVZNXDn  
} ; z1a7*)8P  
h(DTa  
下面总的结构就有了: QT}tvm@PMq  
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。 <P<z N~i9j  
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。 .%-8 t{dt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c+ie8Q!  
至此链式操作完美实现。 o8MZiU1Xf  
8Zdn,}Z  
pxi3PY?  
七. 问题3 #'}*dy/  
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。 :`sUt1Fw.  
h68 xet;  
template < typename T1, typename T2 > &p,]w~d,U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MdF2Gk-9  
  { (9)Q ' 'S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]:n,RO6  
} ['D]>Ot68  
<_+X 88  
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: BA.uw_^4  
XjBD{m(  
template < typename T1, typename T2 > 7_t'( /yu  
struct result_2 zQ PQ  
  { E{(;@PzE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xIn:ZKJ'  
} ; i.#:zU%o  
I/N *gy?*  
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? k5)om;.w  
这个差事就留给了holder自己。 `]aeI'[}R  
    O6Y0XL  
j<$2hiI/?&  
template < int Order > eS! /(#T  
class holder; 2<3K3uz  
template <> !R$`+wZ62  
class holder < 1 > \)e'`29;  
  { 6LhTBV  
public : wIgS3K  
template < typename T > Bw.i}3UT6  
  struct result_1 4p wH>1  
  { 73-p*o(pt  
  typedef T & result; q(w(Sd)#L  
} ; X>^fEQq"  
template < typename T1, typename T2 > "N#Y gSr  
  struct result_2 ^zr`;cJ+c  
  { Dv6}bx(  
  typedef T1 & result; Y:`&=wjP~  
} ; Gw` L"  
template < typename T > UF|p';oom  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gG uO  
  { 05R@7[GWq  
  return (T & )r; HOi`$vX }N  
} y`Z\N   
template < typename T1, typename T2 > 1;iUWU1@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ry]l.@o;  
  { {8etv:y  
  return (T1 & )r1; HZOMlOZ  
} =">NQ)98u  
} ; g .\[o@H  
1eKT^bgM  
template <> "5 A! jq  
class holder < 2 > r :dTz  
  { /O9EQPm(  
public : KmF]\:sMD  
template < typename T > > P)w?:k  
  struct result_1 r=4eP(w=  
  { @WB@]-+J T  
  typedef T & result; nP$9CA  
} ; ElXFeJ%[G  
template < typename T1, typename T2 > s@C}P  
  struct result_2 IK]d3owA  
  { y}H!c;  
  typedef T2 & result; \Cj B1] I  
} ; 7 d vnupLh  
template < typename T > )X!,3Ca{43  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O@P"MXEG  
  { 9B4&m|g  
  return (T & )r; g+l CMW\  
} Z{R>  
template < typename T1, typename T2 > U6VKMxSJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BuwY3F\-O  
  { Xeaj xcop#  
  return (T2 & )r2; 4R*,VR.K  
} #b`k e/P  
} ; fZ. ONq  
*] (iS  
7Ix973^  
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> >。 ~m |BC*)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: nrb Ok4Dz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M_8{]uo  
{8OCXus3m  
return l(i, j) = r(i, j); |^aKs#va  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "oD[v  
36NpfTW  
  return ( int & )i; v:U-6W_)|  
  return ( int & )j; 4Up/p&1@  
最后执行i = j; }'.m*#Y  
可见,参数被正确的选择了。 4z? l  
;aBG,dr}i  
C]#,+q*  
PM+[,H  
B3BN`mdn>  
八. 中期总结 G2Zer=rC  
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: 6 r"<jh#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]oxZ77ciL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "fI6Cpc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '%D7C=;^  
c:0L+OF}xY  
JO;Uus{?  
w@b)g  
pGZ8F  
E3i4=!Y  
九. 简化 Zh,71Umz  
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。 g ?k=^C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  eIlva?  
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: <N)oS-m>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >bxS3FCX  
  +-*/&|^等 `g,..Ns-r  
2. 返回引用。 [~ fraK,)  
  =,各种复合赋值等 R@0R`Zs  
3. 返回固定类型。 p[-O( 3Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G"6 !{4g  
4. 原样返回。 O}P`P'Y|'  
  operator, OPi0~s  
5. 返回解引用的类型。 $Y;RKe9  
  operator*(单目) +%&yJ4-  
6. 返回地址。 G3 m Z($y  
  operator&(单目) P3%5?.S  
7. 下表访问返回类型。 Kgv T"s.  
  operator[] %;/P&d/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?(PKeq6  
  operator<<和operator>> g\U-VZ6;p  
-12U4h<e  
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。 a}d@ T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >0gW4!7Y  
pJ=#zsE0  
template < typename Left > ;*N5Y}?j'  
struct value_return ),)lzN%!  
  { !W\+#ez  
template < typename T > 7 &\yj9  
  struct result_1 cR{#V1Z  
  { u!s2 BC0}N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .6> w'F{>  
} ; R/_&m$ZB  
%C0Dw\A*:  
template < typename T1, typename T2 > B[}6-2<>?C  
  struct result_2 H.;Q+A,8^  
  { \!(zrfP{(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E@\e$?*X  
} ; LscGTs,  
} ; G B^Br6  
9$Y=orpWxr  
83m3OD_y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~>G^=0LT  
pdMc}=K  
下面我们来剥离functor中的operator() @d_M@\r=j  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KXrjqqXs  
Z,=1buSz_  
return l(t) op r(t) k!^{eOM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K@2),(z  
return op l(t) Fcx&hj1gQ  
return op l(t1, t2) ^pS~Z~[d/  
return l(t) op jo7\`#(Q  
return l(t1, t2) op LP-o8c  
return l(t)[r(t)] =AT."$r>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] So6x"1B  
IgzQr >  
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: 3R/bz0 V>  
单目: return f(l(t), r(t)); 'R)Tn!6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KoRV %@I  
双目: return f(l(t));  \*da6Am  
return f(l(t1, t2)); 0_/[k*Re  
下面就是f的实现,以operator/为例 y} '@R$  
l}h!B_P'  
struct meta_divide DDZ@$L!  
  { 0]L"H<W  
template < typename T1, typename T2 > m'U0'}Ld};  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N+|d3X!  
  { m~|40)   
  return t1 / t2; 0J|3kY-n>  
} cK@wsA^4  
} ; <v2;p}A  
)+^+s d  
这个工作可以让宏来做: ~Ei<Z`3}7"  
+3gp%`c4  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ TpaInXR  
template < typename T1, typename T2 > \ CITc2v3a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <aw[XFg  
以后可以直接用 !Cs_F&l"j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qK+5NF|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Sdo-nt  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) UG^q9 :t  
mDWG7Asp  
i%/+5gq  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 x;S @bY  
S/ *E,))m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =I<R!ZSN  
class unary_op : public Rettype aXVFc5C\  
  { Qrv<lE1V;  
    Left l; t1".0  
public : .}t e>]A*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kstIgcI  
?< />Z)  
template < typename T > x2EUr,7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F [M,]?   
      { K9[UB  
      return FuncType::execute(l(t)); "Q0@/bYq  
    } EnR}IY&sI  
7pd$\$  
    template < typename T1, typename T2 > txpgO1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K'bP@y_cq  
      { Z;i:](  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Dv"9qk  
    } sK{e*[I>W  
} ; 9x8fhAy}4  
5R-6ji  
b 6p|q_e  
同样还可以申明一个binary_op 0[`^\Mv4y  
Y73C5.dNcE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uH]OEz\H'  
class binary_op : public Rettype _w{Qtj~s|  
  { KXy6Eno  
    Left l; $ `c:&  
Right r; 9Na$W:P c  
public : @F eTz[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "[k3kAm  
#R"*c hLV  
template < typename T > p?!/+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z r8*et  
      { -@s#uA h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7r!x1  
    } M7T5 ~/4  
s*[bFJwN  
    template < typename T1, typename T2 >  Sf'CN8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I0 -MRU~[K  
      { %{|pj +  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \<' ?8ri#  
    } L#J1b!D&<6  
} ; fl(wV.Je|  
\Z/@C lCm  
uph(V  
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 *T/']t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Wc#24:OKe3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +2{Lh7Ks  
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。 6t$8M[0-U  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! khe}*y  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 u[YGm:}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L_T5nD^D  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan)  )2.Si#  
下面是修改过的unary_op UfGkTwoo=  
# ] QZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wj,=$RX  
class unary_op +whDU2 "  
  { q 1,~  
Left l; <YY14p  
  #a6iuO0I  
public : $mILoy B,  
SU0 hma8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ! mHO$bQ"  
CrLrw T  
template < typename T > 3S{ />1Y  
  struct result_1 $Yq9P0Ya  
  { wT@og|M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; icgfB-1|i  
} ; S'" Df5  
6Oq 7#3]  
template < typename T1, typename T2 > UNYqft4  
  struct result_2 CTb%(<r  
  { (zk"~Ud  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oU8q o-J1H  
} ; s AkdMo  
A"]YM'.  
template < typename T1, typename T2 > rp$'L7lrX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V`- 9m$  
  { !g[Zfo2r"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V88p;K$+  
} Ac@VGT:9  
*w&e\i|7  
template < typename T > x:Y1P:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4dlGxat  
  { 9w"*y#_  
  return OpClass::execute(lt(t)); zPO9!?7|  
} V!Uc(  
6m93puY`7  
} ; K1KreYlF  
]kSGR  
L0,'mS  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 2G7Wi!J  
好啦,现在才真正完美了。 COlqcq'qAu  
现在在picker里面就可以这么添加了: *@5@,=d  
9;{C IMg&  
template < typename Right > <I?Zk80  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -RwE%  cr  
  { 1zv'.uu.,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :;}P*T*PU  
} ?}oFg#m-<L  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 `?]k{ l1R  
9{l}bu/u  
dPlV>IM$z  
T)/eeZ$  
FPz9N@M%Q  
十. bind o/E >f_k[  
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。 @"A4$`Xi3  
先来分析一下一段例子 K?;DMUSY\  
afVT~Sf{  
+(Ae4{z"1+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /v{I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )nkY_' BV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4(+PD&_J  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 %b$>qW\*&  
我们来写个简单的。 _6Sp QW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B\~}3!j  
对于函数对象类的版本: /uflpV|  
Z.,MVcd  
template < typename Func > oA 1yIp  
struct functor_trait pK*TE5]  
  { 1EK *g;H  
typedef typename Func::result_type result_type; dO'(2J8  
} ; 7Q 3k 7  
对于无参数函数的版本: Txu/{ M,  
BGSw~6  
template < typename Ret > y29m/i:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kiEa<-]  
  { {7[Ox<Ho  
typedef Ret result_type; N2G{<>=  
} ; $'vU2L  
对于单参数函数的版本: F9PxSk_\9  
V~GDPJ+  
template < typename Ret, typename V1 > /~1+i'7V.,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > MgZ/(X E  
  { dysS9a,  
typedef Ret result_type; %9"H  
} ; [Xkx_B  
对于双参数函数的版本: _a, s )  
\bXa&Lq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =;L|gtH"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UQsN'r\tS  
  { #!=tDc &  
typedef Ret result_type; VbYdZCC  
} ; )%TmAaj9d  
等等。。。 F,kZU$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8*X4\3:*N  
zLQx%Yg!  
template < typename Func > }MySaL>  
struct func_return w0. u\  
  { +{]j]OP  
template < typename T > k$VlfQ'+  
  struct result_1 ]L jf?tk  
  { %d @z39-;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [),ige  
} ; C!gZN9-  
F|8 &  
template < typename T1, typename T2 > Py< }S-:  
  struct result_2 gGYKEq{j(  
  { +`4A$#$+y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T{ "(\X$  
} ; 4+n\k  
} ; kZ~~/?B  
9r9NxKuAO  
Z+SRXKQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 / {%%"j  
y =@N|f!  
template < typename Func, typename aPicker > ZSw.U:ep$s  
class binder_1 6)J#OKZ  
  { Om&Dw |xG8  
Func fn; /Oono6j  
aPicker pk; Ri'n  
public :  ]~-r} `]  
@EAbF>>  
template < typename T > ZCw]m#lS  
  struct result_1 NK+o1   
  { ooGM$U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Gj*9~*xm(  
} ; Cx"sw }  
xno\s.H%]  
template < typename T1, typename T2 > =1! 'QUc  
  struct result_2  _F{C\}  
  { ~&O%N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; reVgqYp{{-  
} ; PF2nLb2-  
G$PE}%X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k)u[0}   
=Qq+4F)MD  
template < typename T > =a!=2VN9y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vl]>u+YqE  
  { :&Nbw  
  return fn(pk(t)); p_ =z#  
} AW .F3hN)  
template < typename T1, typename T2 > 0:+E-^X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DIvHvFss  
  { i4Jc.8^9$  
  return fn(pk(t1, t2)); oU|c.mYe  
} |qLh5Ty  
} ; =41xkAMnk  
8MBAtVmy  
l6B@qYLZ  
一目了然不是么? 3 $w65=  
最后实现bind ^aQ"E9  
g}i61(  
PH"%kCI:  
template < typename Func, typename aPicker > $( )>g>%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?"FbsMk.d  
  { _@g;8CA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b -y  
} !wNO8;(  
l2d{ 73h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l0] EX>"E  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4 :=]<sc,  
DlT{`  
十一. phoenix 2:R+tn(F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hph4`{T  
h![#;>(  
for_each(v.begin(), v.end(), f?b"iA(6  
( P2!C|SLK  
do_ zX~MC?,W1  
[ l,: F  
  cout << _1 <<   " , " Q&&@v4L   
] m* ;ERK  
.while_( -- _1), v:p}B$  
cout << var( " \n " ) g>sSS8R O  
) z2c6T.1M  
); DJir{ \F  
zzz3Bq~  
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: 07)yG:q*x  
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 mq[ug>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 BHw, 4#F1;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *H122njH+T  
F/Pep?'  
D0C y^_  
template < typename Cond, typename Actor >  IB<d  
class do_while t Pf40`@  
  { fh{`Mz,o  
Cond cd; q;U,s)Uz^  
Actor act; p7Cs.2>M>S  
public : yN c2@  
template < typename T > KG@8RtHsQ  
  struct result_1 &{RDM~  
  { G j1_!.T  
  typedef int result_type; ;]fs'LH  
} ; C7vxw-o|&p  
!c-*O<Y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fV:83|eQ  
.o8t+X'G  
template < typename T > @6d[=!9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iUwzs&frd  
  { m4& /s  
  do nie%eC&U  
    { Wf<LR3  
  act(t); fLVAKn  
  } ^GX)Z~  
  while (cd(t)); `kr?j:g  
  return   0 ; a> )f=uS  
} w:l"\Tm  
} ; <or2  
nd(S3rct&  
.KC ++\{HE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yBRC*0+Vy  
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。 m3ff;,  
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。 {^'HL   
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。 4~=l}H>&  
下面就是产生这个functor的类: J=L5=G7(  
?}7p"3j'z  
-F92-jBM4  
template < typename Actor > 66 Tpi![  
class do_while_actor T Ge_G_'o  
  { gJhiGYx  
Actor act; fX)# =c|5  
public : Wvqhl 'J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '2O\_Uz  
p8Q1-T3v  
template < typename Cond > Gc!x|V;T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hEk$d.!}  
} ; ZN6Z~SL_i~  
"mN q&$  
^t"'rD-I  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FN; ^"H  
最后,是那个do_ {e5= &A  
ZB&6<uw  
MfQ!6zE  
class do_while_invoker L+QLLcS~EM  
  { Fx+*S3==%e  
public : $SE^S   
template < typename Actor > {iLT/i%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s{" 2L{,$  
  { VD:/PL  
  return do_while_actor < Actor > (act); qCO/?kW  
} 0;ji65  
} do_; `XB 9Mi=  
g1o8._f.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3,=6@U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $g7<Y*t[  
最后来说说怎么处理break和continue ]~nKK@Rw  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 '{`$#@a.  
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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