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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DLe?@R5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GQ ZEMy7  
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, NK]X="`  
aH'Sz'|E  
E[HXbj"  
TTpK8cC  
  class filler #R<4K0Xan  
  { Epsc2TuH7  
public : s2)a8 <  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _7? o/Q?F%  
} ; *[@lp7  
a+ZP]3@ 7  
?UnOi1"v9  
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: i]gF 6:&  
L=ZKY  
~{'.9  
BO<I/J~b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qT^R> p  
 UN[rW0*  
SU9qF73Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ENm\1  
:%Na-j9hV)  
Xu $_%+46  
@x?7J@:  
二. 战前分析 #rM/  
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。 hu.c&Q>  
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 p< Emy%  
VnW]-P*:  
% \Nfj) 9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _3DRCNvh  
  /* --------------------------------------------- */ j#r|t+{"C  
vector < int *> vp( 10 ); 74hGkf^S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0TK+R43_  
/* --------------------------------------------- */ CsG1HR@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /PF X1hSu  
/* --------------------------------------------- */ $EHAHNL?Lx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d-nqV5  
  /* --------------------------------------------- */ JaP2Q} &B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X(kyu,w  
/* --------------------------------------------- */ O0Y/y2d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E$]7w4,n  
?it49  
4^(u6tX5|+  
nBv|5$w:  
看了之后,我们可以思考一些问题: F-g(Hk|v  
1._1, _2是什么? 833KU_ N  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 l/0TNOA  
2._1 = 1是在做什么? 9{_D"h}}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 X>l  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @1ZLr  
?kvkkycI   
#R v&b@K  
三. 动工 lx,^Y 647  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &*iar+vr  
pfsRV]  
fl>*>)6pm  
@/i{By^C  
template < typename T > cLR02  
class assignment ;i?Ao:]  
  { ?XO$ 9J  
T value; z%5i^P  
public : "&Ym(P  
assignment( const T & v) : value(v) {} }8J77[>/  
template < typename T2 > T ) T0.c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?-[.H^]s~  
} ; \tE2@  
n}X)a-=  
9^l_\:4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8 &:  *<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bv ,_7UOG  
?<VahDBS+A  
f@Mm{3&.  
@bU(z$eB  
  class holder [Dd?c,5AD  
  { 95jJ"4a+  
public : kuq3QW<  
template < typename T > o!EPF-:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qa~dd{?  
  { 3lYM(DT  
  return assignment < T > (t); N}Ozm6Mc  
} +~mBo+ ,  
} ; l}B,SkP^  
2ijw g~_@  
!/O c)Yk  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'zV/4iE=  
r168ft?c  
  static holder _1; |Z}uN!Jm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Jx[Z[RO2  
o mstJ9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U&#1qRm\h  
而不用手动写一个函数对象。 +*-u_L\'  
Q?rb(u(  
x"0*U9f  
wQiRj.  
四. 问题分析 w. exLC  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 v{9< ATi  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 M?pu7wa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }TD$ !  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *X_CtjgF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8_WFSF^  
>Z ZX]#=I  
五. 问题1:一致性 0kP, Zj<  
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?| &qqS'G*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *fVs|  
"QA <5P  
struct holder 13(JW  
  { >i=^Mh-bm  
  // oyV@BHJO@  
  template < typename T > x gP/BK2"  
T &   operator ()( const T & r) const 44axOk!G[/  
  { TIlBT{A<  
  return (T & )r; b?`8-g  
} z1A[rbe=4w  
} ; _uU}J5d.  
~3 4Ly  
这样的话assignment也必须相应改动: ]5b%r;_  
%IGcn48J  
template < typename Left, typename Right > lgp-/O"T  
class assignment biFy*+|  
  { F<y$Q0Z}  
Left l; j2NnDz'  
Right r; o =)hUr  
public : I8 Ai_^P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mf]1mG})  
template < typename T2 > 513{oM:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |KFRC)g  
} ; V4p4m@z^u  
WMfu5x7e4  
同时,holder的operator=也需要改动: /=co/}i  
8d.5D&  
template < typename T > VaQqi>;\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const to@ O  
  { G3vKA&KZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -Gjz;/s%XH  
} qD:3;85  
bf ]W_I]B  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~ldqg2c  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ek6PMZF:'  
8*y hx  
return l(rhs) = r; < wV?B9j  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]F kLtq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dX|(n.}  
\5.36Se  
template < typename Tp > 3D>syf  
class constant_t apQ` l^  
  { w7}m T3p,)  
  const Tp t; ]&%_Fpx  
public : C8i6ESmU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1B+uv0lA  
template < typename T > q]+'{Ci@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ru8k2d$B  
  { nE+OBdl  
  return t; Sgp$B:  
} N3 qtq9{  
} ; ;A)w:"m  
qTFktJZw  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3>%oGbo  
下面就可以修改holder的operator=了 4kZX$ct}  
Z^w11}  
template < typename T > U6V+jD}L]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ``bIqY  
  { 9 A0wiKp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'B&gr}@4O=  
} &`hx   
M]PH1 2Ob  
同时也要修改assignment的operator() #=r:;,,  
"bZ {W(h  
template < typename T2 > qzq_3^ 66  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } # T_m|LN 7  
现在代码看起来就很一致了。 7u/_3x1  
QfjgBJo%  
六. 问题2:链式操作 -m*IpDi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RB7?T5G  
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。 92g#QZs&W  
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。 ?g*#l d()  
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。 3B|?{U~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s"5f5Cn/Wh  
Xk=bb267  
template < typename T > ]A)`I  
struct result_1 kGbtZ} W  
  { d%tF~|#A%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K^0cL%dB  
} ; KICy! "af  
aq/'2U 7  
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: tHgn-Dhzr  
ge*(w{|x  
template < typename T > +RLHe]9&  
struct   ref \[</|]'[  
  { =ZdP0l+V=k  
typedef T & reference; 7!.#:+rg5#  
} ; QR4!r@*=  
template < typename T > LliOhr4  
struct   ref < T &> 5P{PBd}glp  
  { ,m<t/@^]  
typedef T & reference; a(>oQG8F  
} ; -90qG"@  
I75>$"$<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *N5cC#5`=  
w\wS?E4G  
template < typename T > [K_v,m]   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @&!`.Y oy  
  { Ak(_![Q:q\  
  return l(t) = r(t); >jI( ^8?  
} \va'>?#o1  
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。 (' yBIb\ue  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MVe:[=VOT|  
1&\ A#  
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 Fy(-.S1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: d&mSoPf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 " sh%8 <N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (.6~t<DRv  
最后的布局是: Z!\xVCG"q  
                Add t As@0`x9  
              /   \ 05_aL` &eb  
            Divide   5 72J@Dc  
            /   \ Y`$dtg {  
          _1     3 A UCk]  
似乎一切都解决了?不。 !*Hgl\t6a  
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。 M=vRy|TL  
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。 70s.  
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: t;?M#I\,{  
;+pS-Zb 6  
template < typename Right > N>8p A)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z4+S4cqnh  
Right & rt) const ce3w0UeV  
  { cWG>w6FI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VRr_s:CWK  
} $#|iKi<Y@j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U;%I" p`Z/  
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。 8WT^ES~C  
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。 .Z[Bz7  
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。 px`o.%`'  
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。 9ure:Dko(Y  
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? j,@N0~D5  
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: []opPQ 1  
Vaj4p""\F  
template < class Action > a~#MMl  
class picker : public Action ci]IH]x  
  { 6$42 -a%b  
public : cL/ 6p0S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fb8"hO]s  
  // all the operator overloaded 6]`XW 0{C  
} ; kGaK(^w  
QL_~E;U  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  {@XzY>  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 5v1f?btc  
-p|JJx?r  
template < typename Right > mM*jdm(!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cT8b$P5w  
  { R4xoc;b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rLt`=bl&&U  
} ED9uKp<Wbv  
rgth2y]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Iud]*5W  
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。 )TYrb:M'm  
E: EXp7  
template < typename T >   struct picker_maker 6Xu^ cbD  
  { <>!Y[Xr^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8&q|*/2  
} ; 2|J>e(&akY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F_KPhe$  
  { kzZdYiC  
typedef picker < T > result; N*d )<8_  
} ; D%PrwfR  
r&^LSTU0!  
下面总的结构就有了: &c;@u?:@S  
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。 3$c Im+  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 >0#WkmRY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \tL 9`RKpg  
至此链式操作完美实现。 G$hH~{Y$  
>G4EiJS  
' KX'{Gy  
七. 问题3 xLUgbql-  
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。 x2@Q5|a  
hXxgKi%  
template < typename T1, typename T2 > q]1HCWde  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /jBjqE;_  
  { wI\ n%#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YX||\  
} fpj,~+  
e1*<9&S  
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: o6{[7jI  
Mi|PhDXMh  
template < typename T1, typename T2 > >]6 inS9  
struct result_2 ;.%Ii w&WG  
  {  bnll-G|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z|';Y!kQ  
} ; `5VEGSP]  
~d+.w%Z `  
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? < 5%:/j  
这个差事就留给了holder自己。 43i@5F]  
    g>])O  
Vl91I+Ev  
template < int Order > qu}`;\9@ld  
class holder; ROWb:tX}  
template <> _RzwE$+9  
class holder < 1 > 1M%'Xe7  
  { 2(_+PQ6C=  
public : b< ]--\  
template < typename T > ^|h5*Tb  
  struct result_1 F*&A=@/3  
  { UIhU[f]  
  typedef T & result; N>Dr z  
} ; 6EHYIN^D  
template < typename T1, typename T2 > <"Ox)XG3]W  
  struct result_2 -\Y"MwIED  
  { Idq &0<I  
  typedef T1 & result; j3<|X  
} ; 3<5E254N  
template < typename T > P>*B{fi^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *aE/\b  
  { Y)X 'hk)5|  
  return (T & )r; vr/O%mDp  
} )qg cz<p?W  
template < typename T1, typename T2 > ^qn,b/>L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3~Qvp )~  
  { ?Cg",k'  
  return (T1 & )r1;  s~A#B)wB  
} `WjRb  
} ; =F!_ivV  
x,f=J4yco  
template <> =dVPx<l5  
class holder < 2 > <!+T#)Qi  
  { 03]   
public : L4fM?{Ic:s  
template < typename T > -vRZCIj!  
  struct result_1 r&^xg`i[z>  
  { m)5,ut/  
  typedef T & result; C'6 yt  
} ; Ec44JD  
template < typename T1, typename T2 > >";I3S-t  
  struct result_2 o09)esy  
  { \ O*8%  
  typedef T2 & result; XI4le=^EM  
} ; *]L(,_:"  
template < typename T > F&ud|X=m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -r.Qy(}p  
  { .7h:/d Y:  
  return (T & )r; 7Ya4>*B  
} Ya%-/u  
template < typename T1, typename T2 > 3WOm`<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const : h"Bf@3  
  { {8!\aYI  
  return (T2 & )r2; W@X/Z8.(  
} v;S_7#  
} ; q%G"P*g$(  
Dz<"eyB\  
;y"=3-=vM"  
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> >。 f!|$!r*q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3Pj#k|(f[0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7P& O{tl(  
({"jL*S,q  
return l(i, j) = r(i, j); A/WmVv6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) D*!UB5<>/t  
I}?+>cf  
  return ( int & )i; 5_|Sm=  
  return ( int & )j; XZ|%9#6  
最后执行i = j; *wSz2o),  
可见,参数被正确的选择了。 \yQs[l%J  
z5V~m_RO  
RDX$Wy$@L  
E%B:6  
;x]CaG)f  
八. 中期总结 K\bA[5+N  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,Pq@{i#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3lkz:]SsE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dX720/R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y4j J&  
4[& L<D6h  
m %=] j<A  
vpnOc2 -  
+>w %j&B  
p!b_tyJ  
九. 简化 W%6Y?pf)z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 nIckI!U#D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %%7~<=rk  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ji8)/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~8A !..Z  
  +-*/&|^等 GKT^rc-YT-  
2. 返回引用。 nm8XHk]  
  =,各种复合赋值等 t08E 2sI  
3. 返回固定类型。 xcVF0%wVC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JB}jt)ol%  
4. 原样返回。 =>y%Aj&4  
  operator, ;5ANw"Dq  
5. 返回解引用的类型。 vVA)x~^  
  operator*(单目) :n%KHen3\  
6. 返回地址。 {.,-lFb\  
  operator&(单目) 2@W'q=+0  
7. 下表访问返回类型。 2. t'!uwI  
  operator[] =!?4$vW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @(b;H0r~  
  operator<<和operator>> Q5kf-~Jx+  
KtR*/<7IC  
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。 <i!:{'%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wjRv =[  
E1"H( m&6  
template < typename Left > Xb/W[rcs  
struct value_return R&!{3!V  
  { ::&hfHR*P  
template < typename T > w1N-`S:  
  struct result_1 (8XP7c]5  
  { x/)o'#d$|l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U?WS\Jji3!  
} ; %UO ;!&K  
0q !  
template < typename T1, typename T2 > ?'jRUfl   
  struct result_2 s)eU^4m  
  { UtpK"U$XOU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R9-Ps qmF  
} ; ]:K[{3iM  
} ; }O7!>T  
pS) &d4i  
]b&"](A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vz87]InI  
zCuN 8  
下面我们来剥离functor中的operator() fG`<L;wi  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,cF $_7M  
JvI6+[  
return l(t) op r(t) 'Cq)/}0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C7hJE -  
return op l(t) >EJ`Z7E6  
return op l(t1, t2) "QV?C  
return l(t) op ZD`9Ez)5  
return l(t1, t2) op +{7/+Zz  
return l(t)[r(t)] W["c3c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IW~q,X+`V  
UpoTXA D}k  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: a6/$}lCq  
单目: return f(l(t), r(t)); v"~0 3-SX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C8oAl3d+h  
双目: return f(l(t)); 5(qc_~p^  
return f(l(t1, t2)); B=,j$uH  
下面就是f的实现,以operator/为例 .!><qV g  
IT5a/;J  
struct meta_divide =D}]|ie  
  { (& =gM  
template < typename T1, typename T2 > =0" Zse,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) aR@s. ll  
  { o;^k"bo6   
  return t1 / t2; wq6.:8Or-]  
} [<!4 a  
} ; XW2{I.:in>  
Dau'VtzN  
这个工作可以让宏来做: Bq# l8u  
exfJm'R?n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j_#oP  
template < typename T1, typename T2 > \ V9SkB3-'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zF-M9f$_PY  
以后可以直接用 ^5-8'9w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cCWk^lF],  
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 ~A-1x!YiU  
(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。。。) ?_<14%r;  
)RZ:\:c  
+j">Ju6Q;.  
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 Lfj]Y~*z  
Scfk] DT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > # 1#?k  
class unary_op : public Rettype p>#QFd"m  
  { S@WzvM  
    Left l; x_eR/B>  
public : 0.4Q-?J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ] 1:pnd  
ML= :&M!ao  
template < typename T > x]X!nx6G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {r.yoI4e  
      { 9[7Gxmf  
      return FuncType::execute(l(t)); So^;5tG  
    } l A1l  
)8244;  
    template < typename T1, typename T2 > *^WY+DV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 017(I:V?(:  
      { =w#sCy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uz8Y)b  
    } 1|8<!Hx#-  
} ; |mO4+:-~D+  
>kN%R8*Sx  
6Pzz= ai<  
同样还可以申明一个binary_op q,->E<8  
-NgL4?p=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <:gNx%R  
class binary_op : public Rettype m-h+UKt  
  { }X;LR\^u[f  
    Left l; YlP8fxS  
Right r; <6(&w9WY  
public : .V.x0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nxZ[E.-\  
nTd[-3o  
template < typename T > wFHbz9|@I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rcx'`CIJ  
      { F\"`^`(O  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yo=0Ov  
    } x+V@f~2F  
PE7D)!d T  
    template < typename T1, typename T2 > fZ6"DJZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1p%75VW  
      { Vr1yj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  zG0191f  
    } q8 _8rp-@  
} ; b+rn:R  
6_#:LFke  
=iEQE  
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 `r$c53|<u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (uk-c~T!u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tXWh q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 *53@%9 {u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2 &+Nr+P  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^o@N.+`&<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u#&ZD|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) =,4iMENm!  
下面是修改过的unary_op X":T>)J-  
I6B`G Im5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8U$(9X  
class unary_op ]g0h7q)79  
  { (aQNe{D#  
Left l; }+wvZq +c  
  -ghmLMS%t  
public : SJXA  
w$2Z7S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ET[vJnReC  
8:=EA3  
template < typename T > n(}zq  
  struct result_1 XX:?7:j}[8  
  { f'>270pH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8M DX()Bm  
} ; ~s[St0  
" Om4P|  
template < typename T1, typename T2 > K~I%"r|l  
  struct result_2 sPod)w?e  
  { D')m8:>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4* vV9*'!  
} ; x%WL!Lo  
\j$q';9p  
template < typename T1, typename T2 > p!wx10b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -3)]IA  
  { EG|fGkv"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); d77->FX2  
} '. '}  
6_.K9;Gd  
template < typename T > eInx\/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cp&- 6 w+  
  { @-ms_Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); H}[kit*9  
} b# RTHe&X  
pFZ2(b&  
} ; qyx  '  
E6f{z9y6  
u*aFWl]=  
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 p903 *F^[,  
好啦,现在才真正完美了。 rpZ^R}B%*v  
现在在picker里面就可以这么添加了: vj?6,Ae  
B"903 g 1  
template < typename Right > ]sbj8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rz  
  { 9PM\D@A{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :*`5|'G}  
} }z$_=v  
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。 [It E+{U  
1syI%I1  
:k"VR,riF  
<A_LZi  
$<~o,e-4  
十. bind oOU?6nq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fF\s5f#:  
先来分析一下一段例子 )U~,q>H+ %  
Y~j )B\^{  
7a4b,-93  
int foo( int x, int y) { return x - y;} z TM1 e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b/I_iJ8t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *s"dCc  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 h)MU^aP  
我们来写个简单的。 ,hV}wK!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: heAbxs  
对于函数对象类的版本: te 0a6  
_,U`Iq+X  
template < typename Func > 'rX!E,59  
struct functor_trait _2wU(XYH  
  { !='?+Ysxs  
typedef typename Func::result_type result_type; S"/M+m+ ]  
} ; T"NDL[*  
对于无参数函数的版本: {}#W~1`  
+] .Zs<  
template < typename Ret > G/w&yd4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O7MFKAaD  
  { l.V{H<v}  
typedef Ret result_type; o!";&\,Ip  
} ; 8l, R|$RKP  
对于单参数函数的版本: ?/SIA9VK  
{5$.:Y  
template < typename Ret, typename V1 > U1Z.#ETnM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~Lyy7 B9  
  { 905%5\Y  
typedef Ret result_type; NJVAvq2E.  
} ; RwG@C|sG  
对于双参数函数的版本: h{R>L s  
[|XMR=\>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?(up!3S'x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /]mfI&l+9  
  { ~ PO)>;  
typedef Ret result_type; <Ag`pZ<s  
} ; aWG7k#nE  
等等。。。 Ed(6%kd  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Y\Z.E ;  
rhLm2q  
template < typename Func > uh][qMyLM  
struct func_return ^ RS?y8  
  { 7({"dW  
template < typename T > ;{zgp  
  struct result_1 O e-FI+7  
  { 7B|ddi7Q>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OMi_')J  
} ; s bxOnw P\  
tML[~AZh  
template < typename T1, typename T2 > #i8] f{  
  struct result_2 K%+[2Hj2  
  { q13bV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ic%c%U=i  
} ; 2=&4@c|cn  
} ;  Stzv  
Z|8oD*,  
WB: NV=&^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 '_f]qNy  
8f""@TTp  
template < typename Func, typename aPicker > JDQ7  
class binder_1 Wsz-#kc\[  
  { 6@"lIKeP  
Func fn; GE2^v_  
aPicker pk; ypCarvQT  
public : B.e3IM0  
QO0#p1fom'  
template < typename T > q&j4PR{  
  struct result_1 <vMdfw"(  
  { Qx B0I/ {  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |wnXBKV(  
} ; )} I>"n  
$IM}d"/9  
template < typename T1, typename T2 > P6n9yJ$,cb  
  struct result_2 pyW&`(]S  
  { 7Vn;LW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YA";&|V  
} ; KA=cIm  
1ZUmMa1(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c v .R`)l  
6AM-^S@  
template < typename T > 20Umjw.D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b5-WK;  
  { -^Pn4y]A)  
  return fn(pk(t)); k>2tC<  
} |#y+iXTJ   
template < typename T1, typename T2 > cgQ4JY/6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aBBTcN%'  
  { }mZ sK>  
  return fn(pk(t1, t2)); F5hOKUjv  
} NrHh(:  
} ; -<Wv7FNpD  
Y-0o>:SM  
]vFtByqn  
一目了然不是么? &jg..R  
最后实现bind =i`#0i2(  
8?YWE62  
ODggGB`H`  
template < typename Func, typename aPicker > 0u3"$o'R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0q@U>#  
  { Z=L~W,0'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]TE,N$X  
} qu}&4_`%:V  
4 Qo(Wl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3NLC~CJ  
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。 ^Yz.}a##w2  
Vy- kogVt  
十一. phoenix c]u^0X?&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "JH / ODm  
o 0-3[W'x<  
for_each(v.begin(), v.end(), Cwb }$=p'  
( )kBN]>&R  
do_ i^i^g5l!  
[ a*qf\ &Vb|  
  cout << _1 <<   " , " Hn- k*Y/P  
] SR+<v=i  
.while_( -- _1), 5kRP Sfh  
cout << var( " \n " ) n1"QHA  
) [K*>W[n  
); `4@_Y<  
i*T>, z  
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: `8.Oc;*zu  
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 z_A:MoYf o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 g9rsw7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Po~u-5  
RPXkf71iM  
q h+c}"4m  
template < typename Cond, typename Actor > gz,x6mnQ  
class do_while ~> xVhd  
  { =:4vRq [  
Cond cd; ^:(:P9h  
Actor act; b <1k$0J6  
public : nB8JdM2h{  
template < typename T > -F]0Py8(  
  struct result_1 FL,av>mV  
  { l'K3)yQEJ  
  typedef int result_type; n#NE.ap$&,  
} ; ?HsQ417.H  
]]InD N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7AOjlC9R}  
2I!L+j_  
template < typename T > K F:W:8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const , :10  
  { wG, "ZN  
  do S~Z`?qHWh  
    { pE^jUxk6  
  act(t); ZeL v!  
  } `:4\RcTb/  
  while (cd(t)); [i  ]  
  return   0 ; Q9\6Pn ]T  
} ,.g9HO/R1  
} ; `;:zZ8*  
_:0)uR LS  
aCwb[7N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -kv'C6gB  
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。 Me.t_)  
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。 Xv5|j/<~p  
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。 _LOV&83O(  
下面就是产生这个functor的类: bR0z$~  
R3[H#*gF<  
-9L [eYn  
template < typename Actor >  w`77E=  
class do_while_actor 3Mw2;.rk  
  { Xyf7sHQ  
Actor act; RH"&B`  
public : .;:jGe(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OE"r=is  
=VctG>ct|  
template < typename Cond > \0^ZNa?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =s\RK   
} ; :J'ibb1  
,)CRozC\}K  
4;_<CB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 + pq/:h  
最后,是那个do_ 2f=7`1RCD  
Y(` # J[  
V&j |St[  
class do_while_invoker /=|5YxY  
  { %)|_&Rh  
public : EE^ N01<"\  
template < typename Actor > 1l~(J:DT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y XBU9T{r  
  { (Vvs:h%H  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ep@NT+VnI  
} $;ssW"7~Qn  
} do_; ? 7H'#l  
v)TFpV6b{p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? EZz`pE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }EW@/; kC  
最后来说说怎么处理break和continue M< T[%)v  
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。 Ga%x(1U[&  
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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