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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 80zpRU"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V&*|%,q   
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, iYZn`OAx  
_9g-D9  
O8 OAXRt/Y  
(xfh 9=.  
  class filler ;FQNO:NP  
  { NbC2N)L4  
public : KomMzG:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @XJ#oxM^  
} ; C}#$wge  
@ ]40xKF  
;j.-6#n  
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: N4#D&5I",  
b'``0OB)  
X n8&&w"  
jDb"|l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |kH.o=  
VKkvf"X  
QM![tZt%;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o\F>K'  
B0U(B\~Y  
Bn9#F#F<  
m]vS"AdX  
二. 战前分析 X%)~i[_DV  
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。 hq&|   
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 @DIEENiM  
[YP{%1*RM  
[GPCd@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y XKddD  
  /* --------------------------------------------- */ s`ZP2"`f  
vector < int *> vp( 10 ); $*VZa3B\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 06O_!"GD}  
/* --------------------------------------------- */ |h }4J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \-pqqSy  
/* --------------------------------------------- */ 3dSb!q0&N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,]:Gn5~  
  /* --------------------------------------------- */ ~`Rar2%B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?JG^GD7D  
/* --------------------------------------------- */ D2g/P8.<A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c7~R0nP  
w >2sr^!y  
8\"Gs z  
Y)DAR83  
看了之后,我们可以思考一些问题: a2Nxpxho  
1._1, _2是什么? WW.@&#S5  
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。 }toe'6  
2._1 = 1是在做什么? m~ 5"q%;  
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。 aZ$5"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Y0.'u{J*  
 z3]W #  
}tw+8YWkz  
三. 动工 u7^(?"x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;W+8X-B  
 63 'X#S  
0PqI^|!  
V y$*v  
template < typename T > 4e/!BGkAS  
class assignment (8aj`> y  
  { J^`5L7CO  
T value; -uWV( ,|  
public : q\}+]|nGs  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,cL;,YN  
template < typename T2 > 5@%.wb4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4uzMO<  
} ; x&*f5Y9hCi  
=w}JAEE|(i  
g0bYO!gC r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z~X/.>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ymyzbE  
J,:&U wkv  
qC{JsX`~  
|ZE^'e*k  
  class holder t"Ci1"U  
  { En1LGi4#  
public : X3a9-  
template < typename T > 'prHXzi(h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %0}^M1  
  { /zt M'  
  return assignment < T > (t); j{ YYG|  
} xI1{Wo*2C}  
} ; c\2rKqFD8  
(T0MWp0  
Lj(cCtb)  
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: |mE;HvQF  
? "r=08  
  static holder _1; 0W}qp?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9M;t4Um  
RSe4 lw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Go)g}#.&  
而不用手动写一个函数对象。 ^t5My[R  
>9rZV NMU  
}a$.ngP  
>iae2W`  
四. 问题分析 g&c ~grD  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8k95IJR1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5gtf`ebs/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e ~'lWJD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gT_KOO0n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \$ipnQv  
t$z[ ja=  
五. 问题1:一致性 ^\AeX-q2v'  
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?| Inv`C,$7Q#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?' .AeoE-  
m<hP"j  
struct holder KF00=HE|]  
  { s 91[@rh/  
  // !*}UP|8  
  template < typename T > /3,Lp-kp  
T &   operator ()( const T & r) const >P SO]%mE  
  { q:/df]Ntt  
  return (T & )r; 4lB??`UN  
} /W$i8g  
} ; =&}_bd/]  
3{$7tck,  
这样的话assignment也必须相应改动: N o6!gZ1  
d]] z )  
template < typename Left, typename Right > o]4\Geg$  
class assignment IgG[Pr'D  
  { bsF_.S*k@  
Left l; bu|.Jw"  
Right r; zo( #tQ-'m  
public : |MFAP!rycS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Sy|GM~  
template < typename T2 > [&n[p?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h9)fXW  
} ; %`yfi+e  
GYx0U8MJ[e  
同时,holder的operator=也需要改动: )Xjn:  
Q+=pP'cV  
template < typename T > tO 8\} u4c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b$ 7 ]cE  
  { ={ )85N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); o,`"*][wd  
} z~pp7  
V_gl#e#  
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。 b<00 %Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Bzrnmz5S  
3T)rJEN A  
return l(rhs) = r; }yEV&& @  
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'2FYe{wj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: J+`aj8_B  
VTu#)I7A^@  
template < typename Tp > y|}~"^+T  
class constant_t $] We|  
  { #m.e9MU  
  const Tp t; }_]AQN$'G  
public : r%?-MGc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +7 H)s  
template < typename T > [j+:2@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1IA1;  
  { ?eIb7O  
  return t; vd4@jZ5  
} ,Y/B49  
} ; AU$~Ap*rsa  
[yXmnrxA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^-_*@e*JE  
下面就可以修改holder的operator=了 TVD~Ix  
"l56?@-x  
template < typename T > z l@^[km{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z%YNZ ^d  
  { B$_4 ul\)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,x8;| o5  
} I9S;t _Z<  
OOqT0w N  
同时也要修改assignment的operator() il5C9ql$  
f+^6.%  
template < typename T2 > <: v+<)K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ! I@w3`  
现在代码看起来就很一致了。 KS$t  
_6NUtU  
六. 问题2:链式操作 K3?5bT_{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y<xqws  
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。 S/'0czDMW  
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。 UphTMyn3  
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。 t)zd'[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct DXiA4ihr=  
%bDxvaftT  
template < typename T > MxsLrWxm  
struct result_1 (F4e}hr&  
  { %#x4wi  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $jN.yNm0  
} ; /MF 7ZvN.  
k&dXK  
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: G]'ah1W  
^c\O , *:  
template < typename T > $+*nb4  
struct   ref |Kd#pYt%O  
  { f$o^Xu  
typedef T & reference; 5*YoK)2J  
} ; j<t3bM-G  
template < typename T > kamQZzPe  
struct   ref < T &>  )d2Z g  
  { 1B~O!']N<  
typedef T & reference; >v:ex(y0  
} ; 0|P=S|%~  
rVz.Ws#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p;+O/'/j  
N[I@}j  
template < typename T > XN df  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7rjl-FUA~  
  { :; +!ID_  
  return l(t) = r(t); \;{ ]YX  
} #fuUAbU0X  
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。 y]j.PT`Cw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v Y[s#*+  
yLa@27T\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 Fz7t84g(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z=JKBoAY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z.\q$U7'9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TA[%eMvA  
最后的布局是: WX&IQ@  
                Add  T~[:oil  
              /   \ hFIh<m=C?Y  
            Divide   5 cbJgeif  
            /   \ `|'w]rj:"+  
          _1     3 C`.YOkpj  
似乎一切都解决了?不。 ZJ/528Ju  
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。 t+?Bb7p,H  
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。 P7drUiX  
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: l]]NVBA])  
fs! dI  
template < typename Right > l~r;G rd/5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C]L)nCOBX  
Right & rt) const qOo4T@ t3  
  { % N8I'*u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f8Hq&_Pn   
} ~apt, hl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b'z $S+  
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。 C>Ik ;  
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。 7hk)I`o65  
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。 c^r8<KlI9  
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。 ]v ${k  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? fbq$:Q44  
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: ziM{2Fs>  
6<&A}pp  
template < class Action > J6Ilg@}\  
class picker : public Action 'LYDJ~  
  { I{IB>j}8  
public : '.|}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 1w>[&#7  
  // all the operator overloaded y3o q{Z>  
} ; |J&\/8Q  
- nb U5o  
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。 "hyfo,r  
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: tiK M+ ;C  
4:V +>Jt  
template < typename Right > Jq_\r' YE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S@,/$L  
  { ;As~TGiT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %S312=w  
} C @Ts\);^  
3qWrSziD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }i+C)VUX   
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。 {Ydhplg{  
lS=YnMs6a  
template < typename T >   struct picker_maker =D(a~8&,  
  { 6qZQ20h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \]x`f3F  
} ; 3! P^?[p3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7F"ljkN1S  
  { 48xgl1R(j  
typedef picker < T > result; 7'wpPXdY1  
} ;  4!!|P  
RRO@r}A!y  
下面总的结构就有了: 0}i 9`p  
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。 lU1SN/'zx  
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。 +Nn >*sz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >@N.jw>#T  
至此链式操作完美实现。 1]} \h]*  
!&U75FpN}:  
 <$nPGz)}  
七. 问题3 Q=Q+*oog  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 d!I%AlV  
]@U?hD  
template < typename T1, typename T2 > SqAz((  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nDkG}Jk B!  
  { (Q{JI~P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e{8C0=  
}  V FM[-  
?c.\\2>|F  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: s.z)l$  
B;bP~e>W  
template < typename T1, typename T2 > 'M%iS4b{IM  
struct result_2 }cz58%  
  { /IirTmFK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RY5e%/bg~U  
} ; wU%uO/sU9  
Md6u4c  
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? LsR<r1KDJ  
这个差事就留给了holder自己。 2[w9#6ly  
    H [+'>Id:  
@;EQ{d  
template < int Order > ;8H&FsR  
class holder; i?_Q@uA~<:  
template <> mLq0;uGL|  
class holder < 1 > P~(&lu/;P  
  { :$Cm]RZ  
public : !KV!Tkx h  
template < typename T > " lD -*e4  
  struct result_1 R5sEQ| E  
  { C5=^cH8  
  typedef T & result; )F9IzR-&m  
} ; x.gzsd  
template < typename T1, typename T2 > |mhKD#:  
  struct result_2 1=]#=)+  
  { $bp'b<jx  
  typedef T1 & result; D u<P^CE  
} ; #mH28UT  
template < typename T > ?3DL .U{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /8Lb_QH{  
  { !UzE&CirV  
  return (T & )r; ,vR>hyM  
} GUQ3XF\  
template < typename T1, typename T2 > ]`-o\,lq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jzi%[c<G  
  { *r>Y]VG;S  
  return (T1 & )r1; ;$eY#ypx  
} bP:u`!p -i  
} ; OBFM70K  
R1*&rjB  
template <> qRT5|\l  
class holder < 2 > # l1*#Z  
  { ",YNphjAn  
public : qLBQ!>lR  
template < typename T > 8Ogg(uS70'  
  struct result_1 Ez <YD  
  { a[t"J*0  
  typedef T & result; z%fjG}z  
} ; #~Kno@  
template < typename T1, typename T2 > j\#)'>"  
  struct result_2 C4E*q3[Y  
  { D[T\_3 W  
  typedef T2 & result; L{sFR^-G  
} ; HmXxM:[4;  
template < typename T > pDC`Fi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i{g~u<DH)Q  
  { oKRI2ni$j9  
  return (T & )r; k8Dk;N  
} QKk7"2t|  
template < typename T1, typename T2 > ,9OER!$y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N#J8 4i;ry  
  { =j_4!^  
  return (T2 & )r2; !rx5i  
} nJH'^rO!C  
} ; ;&b=>kPlZ  
m%U=:u7#M  
.:-*89c  
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> >。 af'ncZ@U  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]_>38f7h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >U:-U"rA?  
; {m;CKHI  
return l(i, j) = r(i, j); sVO|Ghy65  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +MS*YpPW  
fN`Prs A  
  return ( int & )i; - 6q7ze{@  
  return ( int & )j; b#(QZ  
最后执行i = j; <{V{2V#  
可见,参数被正确的选择了。 _)CCD33$  
45+kwo0  
MNfc1I_#  
n`Ypv{+ {%  
&Ai +t2  
八. 中期总结 r*7J#M /  
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: SM}& @cJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H2_6m5[&,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j"0TAYmXwu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor TIV|7nKL  
N,)rrBD  
9dg+@FS}=  
`=TJw,q  
S{cK~sZj  
'pAq;2AA  
九. 简化 Ud-c+, xX  
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。 B)DtJ f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wh]v{Fi'  
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: <.|]%7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (i)O@Jve  
  +-*/&|^等 \a:-xwUu<  
2. 返回引用。 u_=>r_J[b  
  =,各种复合赋值等 `C:J{`  
3. 返回固定类型。 )q7!CG'oY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f+Bv8 g  
4. 原样返回。 N[=R$1\Z  
  operator, o`jVd,aj  
5. 返回解引用的类型。 BBoVn^Z*R  
  operator*(单目) !O,`Z`T?  
6. 返回地址。 )q+;+J`>  
  operator&(单目) E-rGOm" m  
7. 下表访问返回类型。 =HoA2,R)  
  operator[] M/6q ^*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `?"[u" *  
  operator<<和operator>> *=QWx[K|  
U_0"1+jbq  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Yv;iduc('  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6r5<uZ9w_X  
&-.2P!t  
template < typename Left > ! "^//2N+,  
struct value_return orF8%  
  { |>p?Cm  
template < typename T > q-0( Wx9|  
  struct result_1 CwzDkr&QC_  
  { cZ/VMQEr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;#2yF34gv  
} ; ma2-66M~j  
_nW#Cl~  
template < typename T1, typename T2 > k5Df9 7\s  
  struct result_2 {Pi]i?   
  { Gy[m4n~Z5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;x=0+0JD  
} ; fH 5/  
} ; _AVP1  
~p/1 9/  
#c1c%27cmm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dBp)6ok#c  
[%6"UH r  
下面我们来剥离functor中的operator() x_KJCU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v+2t;PJd2  
:'gX//b):  
return l(t) op r(t) ytGcigw(P  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G C3G=DTt  
return op l(t) k'{Bhi4  
return op l(t1, t2) 6SD9lgF*-  
return l(t) op &Sp2['a!  
return l(t1, t2) op }W* q  
return l(t)[r(t)] lZ}H?n%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B}p{$g!  
}Ias7d?re  
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: q6>%1~?  
单目: return f(l(t), r(t)); |lf,3/*jDB  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g)~"-uQQ  
双目: return f(l(t)); K@@[N17/8  
return f(l(t1, t2)); fnO>v/&B  
下面就是f的实现,以operator/为例 |"EQyV  
4] I7t  
struct meta_divide ??`z W  
  { ],ISWb  
template < typename T1, typename T2 > KdtQJ:_`k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T|Fl$is  
  { 8d"Ff  
  return t1 / t2; 0h~7"qUF@  
} 3,-xk!W$L  
} ; r(cd?sL96R  
n[`FoY  
这个工作可以让宏来做: /q>1X!Z  
UgZuEfEGve  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N(^ q%eHp  
template < typename T1, typename T2 > \ ).1 F0T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V17SJSC-  
以后可以直接用 $4&e{fLt|v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x.~AvJ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5QUL-*t  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 7gcJ.,Z.  
T4x%dg  
=L&}&pT  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 CQm(N  
wLz@u$u?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j]' 7"b5  
class unary_op : public Rettype [oh0 )wzB  
  { Rz9IjL.Z  
    Left l; ;/g Bjp]H  
public : e2l!L*[g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xRM)f93@  
g/6>>p`J  
template < typename T > =Hwlo!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `z{sDe;  
      { m_g2Cep  
      return FuncType::execute(l(t)); a"&Gs/QKSC  
    } m3E`kW |  
Wc qUF"A  
    template < typename T1, typename T2 > +Q+>{HK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wXnluE  
      { )4BLm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VwrHD$  
    } V*w~Sr%  
} ; G :JQ_w  
DqGm  
Ga1(T$ |H  
同样还可以申明一个binary_op lo:{T _ay  
z->[:)c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yvp$s  
class binary_op : public Rettype U sS"WflB  
  { ~y.t amNW  
    Left l; >Kjl>bq  
Right r; #.^A5`k  
public : p`-Oz]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ic(`Ev  
hY S}PE  
template < typename T > (B:+md\Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^>ICycJ  
      { yTb#V"eR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JcDcYB  
    } 1Vy8TV3D  
\DC0`  
    template < typename T1, typename T2 > R *uwp'@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TKBW2  
      { Q' qz(G0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =AIeYUh  
    } M6o"|\  
} ; $vK(Qm  
[DzZ:8  
BL^\"Xh$|  
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 |qFCzK9tD/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }5qpiS"V9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $zUHka   
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Yg kd1uI.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l" P3lKS  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 E6Uiw]3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3BzC'nplm  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) vle`#c.  
下面是修改过的unary_op r#X6jU  
MGU%"7i'}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .L#U^H|  
class unary_op iVe"iH  
  { ?|NMJ Qsa7  
Left l; GI _.[  
  }s++^uX6  
public : !5XH.DYq!  
|%l&H/  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p]E\!/  
'BO MFp7c  
template < typename T > bc}BQ|Q  
  struct result_1 2M o oqJp  
  { O; #qG/b1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Hru~Y}V  
} ; r(6$.zx  
a 0+W-#G  
template < typename T1, typename T2 > D@ 4sq^|2  
  struct result_2 [.j&~\AG  
  { )j/b `V6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DO{Lj# @  
} ; >Xv Fg  
QopA'm  
template < typename T1, typename T2 > ')#!M\1,HQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xh`4s  
  { nc/F@HCB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =jIP29+  
} eOUv#F  
,?/AIL]_  
template < typename T > UrJrv x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fx3oA}  
  { 3 =-XA2zJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]r.95|V*  
} wMvAm%}+  
#)b0&wyW6i  
} ; Pof]9qE-y  
*1c1XN<7  
e61e|hoX\  
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 NPjNkpWm&=  
好啦,现在才真正完美了。 }$X/HK  
现在在picker里面就可以这么添加了: &X&msEM  
 ;U<}2M!g  
template < typename Right > cl1>S3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Or<OmxJg  
  { $;VY`n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4IGn,D^  
} /n-!dXi  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o7sIpE9  
- xKa-3  
gPqdl6#c  
=s/UF_JN  
w e}G%09L  
十. bind NSkIzaNY  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 uG,*m'x']  
先来分析一下一段例子 |kK_B :K  
26B+qXEt  
94Q?)0W$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *w5xC5*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tLSM]Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :TkR]bhm  
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。 '9XSz?  
我们来写个简单的。 D7|qFx;]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: ffI z>Of:  
对于函数对象类的版本: )PCh;P0C  
}=$>w@mJ  
template < typename Func > WlW7b.2.  
struct functor_trait Hkzx(yTi  
  { '1vm]+oM  
typedef typename Func::result_type result_type; Q|7l!YTzVu  
} ; < VrHWJo  
对于无参数函数的版本: J>N^FR9  
&3CC |  
template < typename Ret > 6BH P#B2j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @5tGI U;1  
  { %Fp 1c K  
typedef Ret result_type; ,.]1N:   
} ; J7FzOwd1h  
对于单参数函数的版本: f=paa/k0  
KybrSa  
template < typename Ret, typename V1 > G3${\'<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k@}g?X`8  
  { /7LAd_P6  
typedef Ret result_type; n7VQi+i'  
} ; Z# o;H$  
对于双参数函数的版本: xua E\*m  
Gy6PS{yY6t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &ieb6@RO`Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > " 3tk"#.#  
  { ;Z!x\{- L  
typedef Ret result_type; w42=tN+ B  
} ; wq:"/2p1  
等等。。。 [ ~:wS@%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jUGk=/*]e  
+nz 0ZQ9 a  
template < typename Func > > JP}OS  
struct func_return pKkBA r,  
  { HApjXv!U[  
template < typename T > 5ggsOqH  
  struct result_1  LOi/+;>  
  { ,t@B]ll  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cxz\1Vphd  
} ;  RxO !h8  
[m0G;%KR/  
template < typename T1, typename T2 > P-?R\(QYtR  
  struct result_2 U0@Qc}y  
  { g]Z@_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6H ^=\  
} ; dM)x|b3z  
} ; ;5&=I|xqe  
^8V8,C)  
Z3O_K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Lq]t6o ]  
LO@o`JF  
template < typename Func, typename aPicker > bzyy;`;6Q~  
class binder_1 6<Txkk  
  { a/TeBx#yG  
Func fn; 8iUYZF  
aPicker pk; $ #bWh  
public : 0S#T}ITm4Z  
}9~U5UXWU  
template < typename T > c1ptN  
  struct result_1 L "5;<  
  { M,dp;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g=e~YM85  
} ; e'T|5I0K  
(w1$m8`=  
template < typename T1, typename T2 > s(pNg?R  
  struct result_2 d8J(~$tXQN  
  { n+D93d9LP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [! Zyp`:  
} ; !`0 El',gY  
9w.ZXd  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /|p6NK;8L  
-Ra-Ux  
template < typename T > @cB6,iUr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k{J\)z  
  { +wGFJLHJ  
  return fn(pk(t)); `]4tJJy$  
} ` M!'PMX  
template < typename T1, typename T2 > j5!pS xOC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =y0h\<[  
  { M.``o1b  
  return fn(pk(t1, t2)); $f AZ^   
} p9[gG\  
} ; @umn#*  
*T2kxN,Ik  
09J,!NN  
一目了然不是么? t/J|<Ooj?  
最后实现bind O{Y*a )"  
o#hFK'&~  
>0S(se$  
template < typename Func, typename aPicker > Le2rc *T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7`HKa@  
  { +6s6QeNS8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]23+ d/  
} ZVDi;   
9`cj9zz7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9a]JQ  
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。 h@@q:I=  
wRu\9H}  
十一. phoenix rO]2we/B,4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qPn!.m$/  
_-z;  
for_each(v.begin(), v.end(), WO=P~F<  
( C ett*jm_  
do_ og`g]Z<I  
[ J<MuWgx&  
  cout << _1 <<   " , " KJW^pAj$B  
] jdd3[  
.while_( -- _1), A'suZpL  
cout << var( " \n " ) /X;! F>  
) eA-$TSWh  
); o,!W,sx_  
?i$MinK  
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: mV.26D<c  
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 \RmU6(;IQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &W%fsy<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y$+_9VzYB  
q3ebps9^  
wDKA1i%G  
template < typename Cond, typename Actor >  h 3V; J  
class do_while >S@><[C  
  { 3w8v.J8q  
Cond cd; K_-S`-eH  
Actor act; dG)}H _  
public : H,;9' *84  
template < typename T > , RU  
  struct result_1 pt%Y1<9Eh?  
  { o"g<Vz  
  typedef int result_type; 6c*QBzNL  
} ; N3ccn  
$.O(K4S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YbJB.;qK  
v,c;dlg_  
template < typename T > }i52MI1-XP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *R8P brN  
  { ?tkd5kE  
  do yH(%*-S  
    { e/zz.cd){  
  act(t); 4R& pb1eF  
  } B:fulgh2ni  
  while (cd(t)); !=]cASPGD  
  return   0 ; FrhI [D  
} QLb!e"C  
} ; 3-_`x9u*  
G!U `8R  
M<xF4L3]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L DdgI  
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。 ?zK\!r{  
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。 }VqCyJu&{  
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。 m]&y&oz  
下面就是产生这个functor的类: uXVs<im  
jBJ|%K M  
s}?QA cC  
template < typename Actor > d[sY]_ dj  
class do_while_actor k#x"'yZ  
  { O7yIFqI=/  
Actor act; in2m/q?  
public : DYTC2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bl[2VM7P  
^F87gow%`B  
template < typename Cond > B1o*phM g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; W"H(HA  
} ; &'c&B0j  
oA4<AJ2  
1(qL),F;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ap[Q'=A`  
最后,是那个do_ >Dq&[9,8  
JxQGL{) >  
gZ6tb p,X  
class do_while_invoker zRgl`zREr  
  { Z(BZG O<  
public : aA-s{af  
template < typename Actor > LuWY}ste  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t{O2JF#5u  
  { <,Fj}T-  
  return do_while_actor < Actor > (act); % {A%SDh  
} uwu`ms7z 2  
} do_; +,J!xy+~,  
4x_# 1 -  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =/bC0bb{i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8xYeaK  
最后来说说怎么处理break和continue S~V?Qe@&Z  
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。 TeH_DVxj  
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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