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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E,D:D3O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h[ZN >T  
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, 6n6VEwYj  
/mB Beg^a  
6:@t=C  
 e(;`9T  
  class filler 'UvS3]bSYW  
  {  2H K  
public : kGuk -P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} $sL|'ZMbS  
} ; Wt)SdF=U/  
ZH$sMh<xg  
ZOrTbik  
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: @U /3iDB\  
L^ #<HQ  
 kulQR>u  
ZYA.1VrM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]D) 'I`  
Ad`[Rt']kI  
B`?N0t%X  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Vyt~OTI\  
+/!=Ub[:U  
A{8K#@!  
>SxZ9T|%  
二. 战前分析 m]=oaj@9  
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。 iy.%kHC  
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 oF@x]bmU  
ULNAH`{D  
v<7Gln  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D _bkUR1  
  /* --------------------------------------------- */ +{C9uY)$vf  
vector < int *> vp( 10 ); `J=1&ae{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >\?z37 :T  
/* --------------------------------------------- */ ]Ic?:lKN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V^`?8P8d  
/* --------------------------------------------- */ 4$?w D <  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zOao&  
  /* --------------------------------------------- */ H7yg9zFT N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L'\/)!cEd  
/* --------------------------------------------- */ 8R)D! 7[l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3m43nJ.~  
"'F;lzq  
0Y6q$h>4  
gP %|:"  
看了之后,我们可以思考一些问题: znQ'm^h  
1._1, _2是什么? `j}_BW_  
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。 _Vo)<--+I  
2._1 = 1是在做什么? 'Wf?elB+  
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。 1A?\BJ"  
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。 5U)ab3 :  
}#ep}h  
#j^('K|  
三. 动工 >9.5-5"   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Wiq{wxe  
0j{F^rph  
L8bI0a]r"*  
EREolCASb  
template < typename T > +-H}s`  
class assignment 42V,PH6o  
  { X/E7o92\  
T value; && DD  
public : 3qAwBVWa  
assignment( const T & v) : value(v) {} "xDx/d8B  
template < typename T2 > $>'")7z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2<[ eD`u  
} ; yV J dZI  
G%7 4v|cd  
XDpfpJ,z"}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n%0]V Xx#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }x kLD!  
?~aZ#%*i8  
4-7kS85  
|RR%bQ^{  
  class holder `%t$s,TiP  
  { _e?q4>B)c  
public : ]DC;+;8Jc  
template < typename T > \);.0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ic[}V0dk  
  { 49+ >f  
  return assignment < T > (t); p{ @CoOn  
} )YzHk ;(  
} ; XMN?;Hj>  
fg9?3x Z  
JJ/1daj  
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: 0T9@,scY  
Dd!Sr8L[  
  static holder _1; ex` xkZ+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f {y]  
/OQK/ t63  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0$eyT-:d  
而不用手动写一个函数对象。 ~9JW#HHzn  
F . K2  
[!1)mR  
L@{!r=%_>  
四. 问题分析 )p$\gwr=2  
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。 _ yfdj[Ot`  
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。 X5uS>V%/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ] vC=.&]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1Yc%0L(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ds*m6#1b  
O^.%C`*  
五. 问题1:一致性 a'@-"qk  
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?| I86e&"40  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t6'61*)|0  
D9qX->p  
struct holder Qs|OG  
  { )\{'fF  
  // IK*oFo{C=K  
  template < typename T > Y%<`;wK=^  
T &   operator ()( const T & r) const UF@IBb}0  
  { #*!+b  
  return (T & )r; t *{,Gk  
} ![^EsgEB*  
} ; %ZujCZn  
_9D|u<D  
这样的话assignment也必须相应改动: 9pWi.J  
#F_'}?09%  
template < typename Left, typename Right > Dn~Z SrJ  
class assignment  f>.4-a?  
  { [f<"p[  
Left l; q1YLq(e  
Right r; oi7 3YOB  
public : c]A Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M'yO+bu  
template < typename T2 > ]e^R@w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } : @'fpN  
} ; p/r~n'g$  
- #3{{  
同时,holder的operator=也需要改动: y L*LJ  
?n!lUr$:y  
template < typename T > 4\p$4Hs}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;aq`N}d  
  { vG Y!4@[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |q3f]T&+>{  
} p3g4p  
]#F q>E  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Mv|vRx^b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 t,RyeS/  
sz'p3  
return l(rhs) = r; q1H=/[a  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  cp$.,V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :@.C4oq  
|5W8Q|>%  
template < typename Tp > ,{?wKXJ}L!  
class constant_t @4;&hP2Z:  
  { @gNpJB]V  
  const Tp t; h ~ $&  
public : K} +S+ *_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5N\+@grp  
template < typename T > -  $%jb2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )AOPiC$jL  
  { $4=Ne3 y  
  return t; [M4xZHd#o  
} sF y]+DB  
} ; =(%*LY!Xc  
D/Rv&>Jh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &GuF\wJ{7  
下面就可以修改holder的operator=了 }d_<\  
DB#$~(o  
template < typename T > g[M]i6h2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const XM$GQn]B  
  { ;v_ls)_,-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); */nuv k  
} cST\~SUm  
~]&B >q  
同时也要修改assignment的operator() dsV ~|D6:  
D}MoNE[r  
template < typename T2 > `aIG;@Z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8/Mx5~ R  
现在代码看起来就很一致了。 TM0b-W (H  
6#E7!-u(-  
六. 问题2:链式操作 kfXS_\@iW1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aVP5%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Vc|NL^  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +$PFHXB  
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。 Mq@}snp"S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l8^y]M  
(v!mR+\x  
template < typename T > x@Y|v@}BE  
struct result_1 gV|Y54}T  
  { |~eY%LB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L;3aZt,#O  
} ; y`rL=N#  
WHP;Neb6  
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: RK-x?ZYH'  
p'}lN|"{O  
template < typename T > u#FXW_-TK  
struct   ref VgA48qZ  
  { 4f!dY o4L  
typedef T & reference; QWw"K$l  
} ; ;u,rtEMy;  
template < typename T > _%%yV  
struct   ref < T &> 7%4.b7Q  
  { 45) D+  
typedef T & reference; !N1J@LT5h  
} ; wlrIgn%  
VG)="g[%)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uJY.5w  
\ n_3Bwd~  
template < typename T > #&V5H{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [t{](-  
  { kbhX?; <`  
  return l(t) = r(t); x6ahZ  
} /ERNS/w  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Zi/-~')E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6 Uw;C84!  
^!}F%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  i S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ihg~Q4t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ra]:$XJ5=a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %K?iNe  
最后的布局是: zmb@*/fK  
                Add 1"O&40l  
              /   \ hM>*a!)U  
            Divide   5 O: JPJ"!  
            /   \ (B:uc_+  
          _1     3 {2:d` fqD  
似乎一切都解决了?不。 (;UP%H>  
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。 +i=p5d5  
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。 C8.W5P[U  
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: e!Br>^8l  
JT)k  
template < typename Right > :!O><eQw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BFh$.+D  
Right & rt) const /cfHYvnz  
  { Rg&19 }BU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -NzTqLBn  
} :Fw?{0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZMdW2_*F   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 SA+d&H}Fc  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 _CE9B e\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 M/#U2!iFk  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .S!-e$EJ  
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? O>AFF@=  
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: 2 .f|2:I  
9"ugz^uKt  
template < class Action > AS|Rd+ .  
class picker : public Action o1k#."wHr  
  { QKccrAo  
public : F;kvH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KjOi(YUnq7  
  // all the operator overloaded W-XpJ\_  
} ; ffk4mhH  
}9CrFTbx;  
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。 iyj3QLqE  
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: r6t&E%b  
X NE+(Bt  
template < typename Right > } 0;Sk(B>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C[8KlD  
  { )6{P8k4Zr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1lcnRHO  
} O]{*(J/t  
_|<BF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $<OhGk-  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ug#<LO-.Rd  
W:O0}   
template < typename T >   struct picker_maker /^2CGcT(  
  { .zS D`v@[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nxQ}&n  
} ; T3z(k la  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ET-Vm >]  
  { _- %d9@x  
typedef picker < T > result; jczq `yW  
} ; ^ ulps**e  
t`u!]DHv  
下面总的结构就有了: 7'OPjt M  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 H$tb;:  
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。 Q2c*.Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N9]xJgTze  
至此链式操作完美实现。 4ht\&2&:  
v!trsjb  
\r;F2C0*i  
七. 问题3 <HQ&-jx  
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。 hYb9`0G"2  
e{C6by"j{S  
template < typename T1, typename T2 > ~/|zlu*jpc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c7qwNs*f  
  { % {Q-8w!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RrWNJ&o  
} vg(K$o{BT  
maDz W_3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *#2Rvt*Ox  
O,mip  
template < typename T1, typename T2 > Of`c`-<j  
struct result_2 ]k*1KP  
  { ,4Y*:JU4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [6R fS  
} ; l~1AT%  
KzVTkDn,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? /6U 4S>'(  
这个差事就留给了holder自己。 bx>i6 R2  
    HmV /> 9  
\ e,?rH  
template < int Order > 5@P-g  
class holder; ]0/p 7N14  
template <> ]MAT2$"le  
class holder < 1 > I KcKRw/O$  
  { ;fGx;D  
public : U)[ty@zyF  
template < typename T > HarFE4V  
  struct result_1 Y {c5  
  { uA\J0"0; }  
  typedef T & result; A1A3~9HuK  
} ; 5f{|"LG&  
template < typename T1, typename T2 > 8R xc&`_X  
  struct result_2 & iSD/W  
  { Nn#u%xvJt  
  typedef T1 & result; -_~)f{KN@  
} ; jTSOnF}C~+  
template < typename T > rkYjq4Z@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =Od>;|]m  
  { tt4+m>/T  
  return (T & )r; Kx6y" {me|  
} @ls.&BHUP  
template < typename T1, typename T2 > Nl*i5 io  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  r(`nt-o@  
  { 1r 571B*O  
  return (T1 & )r1; cwynd=^nC  
} %EI<@Ps8c  
} ; k^%_V|&W/(  
j>'B [  
template <> Z nXejpj)D  
class holder < 2 > 8#f$rs(}  
  { ax@H"d&  
public : 7co`Zw4}g  
template < typename T > d^84jf.U  
  struct result_1 OD+5q(!"a  
  { P(h5=0`*PR  
  typedef T & result; 2p:r`THvS5  
} ; N5 n>  
template < typename T1, typename T2 > /#t&~E_|  
  struct result_2 _P 5P(^/  
  { 0"4@;e_)>  
  typedef T2 & result; 7Dt"]o"+  
} ; ;NsO  
template < typename T > vWY(%Q,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r4eUZ .8R  
  { *gu8-7'  
  return (T & )r; RJc%, ]:  
} X+ f9q0  
template < typename T1, typename T2 > rsF:4G"%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SRz&Nb  
  { TzM=LvA  
  return (T2 & )r2; 2Q ayM?k8  
} e.;M.8N#SQ  
} ; )U(u>SV(\  
JJf<*j^G  
L11L23:  
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> >。 UK3a{O[ 5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `WlE| G[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /f3m)pT  
Alz~-hqQ  
return l(i, j) = r(i, j); @{}rG8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3jPB#%F  
>oqZ !V5[  
  return ( int & )i; |9,UaA  
  return ( int & )j; Z> 74.r  
最后执行i = j; 0Nr\2|  
可见,参数被正确的选择了。 kuS/S\Z5K  
3Gd0E;3sk~  
T *P+Fh"  
w O!u!I  
BGqa-d  
八. 中期总结 CC8k&u,  
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: aRwnRii  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {Y_Nj`#BT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (9GbG"   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ./w{L"E  
R6@uM<  
^:DyT@hQB5  
N@1p]\  
SrZ50Se  
o'Y#H r)/  
九. 简化 A1_ J sS  
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。 PqEAqP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'ZnIRE,N  
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: -:]@HD:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -JTG?JOd]  
  +-*/&|^等 #IX&9 aFB}  
2. 返回引用。 xzikD,FV  
  =,各种复合赋值等 wkikD  
3. 返回固定类型。 <t}?$1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u!1/B4!'O  
4. 原样返回。 B8~= RmWLl  
  operator, (@Zcx9  
5. 返回解引用的类型。 _01Px a2.  
  operator*(单目) A3s57.Z]|  
6. 返回地址。 /77z\[CeYH  
  operator&(单目) #x~_`>mDN  
7. 下表访问返回类型。 2k+16/T  
  operator[] -e*BqH2t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 v2J0u:#,  
  operator<<和operator>> Q!$IQJ]|Y  
D'L{wm  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \ X$)vK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -P#nT 2  
;.s: X  
template < typename Left > t)I0lnbs  
struct value_return "DjU:*'  
  { =Ahw%`/&}]  
template < typename T > v*r9j8  
  struct result_1 g rbTcLSF  
  { B>|5xpZM12  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <]Y[XI(kr  
} ; z5EVG  
[hU=m S8=^  
template < typename T1, typename T2 > K0<yvew  
  struct result_2 kp`0erJqw  
  { 3*WS"bt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F]5\YYXO  
} ; I:t^S.,  
} ; D[~}uZ4\  
H#+xKYrp  
tpU D0Z)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ou6j*eSN  
[g|Hj)(  
下面我们来剥离functor中的operator() v@_in(dk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @^CG[:|  
{!=2<-Aq  
return l(t) op r(t) ;3 UvkN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3;y_mg  
return op l(t) E@pFTvo  
return op l(t1, t2) 1nB@zBQu -  
return l(t) op sqG`"O4W  
return l(t1, t2) op xF8 :^'  
return l(t)[r(t)] /=ylQn3 *  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (C`@a/q  
RVP18ub.S  
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: z!CD6W1n  
单目: return f(l(t), r(t)); -N z}DW>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AbZ:(+@cP  
双目: return f(l(t)); XV5`QmB9  
return f(l(t1, t2)); U;gp)=JNT  
下面就是f的实现,以operator/为例 4$Pr|gx  
Nza; O[  
struct meta_divide 0yTQ{'Cc  
  { QUp?i  
template < typename T1, typename T2 > *<k&#D"m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O+FBQiv  
  { N84qcc  
  return t1 / t2; {^wdJZ~QLK  
} rfTe  
} ; XnY"oDg^>  
J wFned#T  
这个工作可以让宏来做: o?dR\cxj  
la702)N{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hbnS~sva  
template < typename T1, typename T2 > \ iGa}3pF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; BWEv1' v  
以后可以直接用 T6=-hA^A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;eh/_hPM  
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 " $=qGHA~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (}0S1)7t  
cY~M4:vgT  
4\1;A`2%0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 M.[wKGX(  
ITc `]K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (H-cDsh;c  
class unary_op : public Rettype {]["6V6W  
  { p1^0{ILx  
    Left l; lh$CWsx  
public : @+t (xCv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !x_t`78T  
I>Y{>S  
template < typename T > I61%H9 ;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;^ov~PPl  
      { >13/h]3  
      return FuncType::execute(l(t)); l0#4Fma  
    }  ~me\  
e>!E=J)j  
    template < typename T1, typename T2 > kjX7- ZPY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b[0S=e G  
      { zn^v!:[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); O+vcs4  
    } OQc{ V  
} ; {? 2;0}3?;  
d<v~=  
2_N/wR#=&  
同样还可以申明一个binary_op w&C1=v -h  
#%WCL'6B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [DhEh@  
class binary_op : public Rettype 1t#XQ?8  
  { .FJ j  
    Left l; !l"tI#?6W%  
Right r; f?5A"-NS  
public : TZBVU&,{Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} req-Q |  
(GNEYf|  
template < typename T > L ]*`4 L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R9r)C{63S&  
      { Z:c*!`F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  feN!_ -  
    } dFMAh&:>  
|Q6h /"2  
    template < typename T1, typename T2 > OF-WUa4t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _T a}B4;  
      { nqeVV&b!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l_b_-p  
    } |G=FqAX H  
} ; j"0rkN3$J  
kkL(;H:%  
F~'sT}A*  
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 l{QC}{Ejc2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SlN"(nq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,@479ZvvR3  
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。 &~}@u[=ux  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vgN@~Xa  
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。。。 fOLnK y#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W W35&mI)k  
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) F#KF6)P  
下面是修改过的unary_op [brkx3h  
UT~4Cfb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `xGT_0&ck  
class unary_op @Rf^P(  
  { 3wo'jOb  
Left l; c`pYc  
  pSXEJ 2k  
public : ~Q0&P!k  
eN4t1 $  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -zR.'x%  
g kn)V~ij  
template < typename T > p_;r%o=  
  struct result_1 D>S8$]^Dm  
  { '?b\F~$8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <a fO 6?`  
} ; ~7dF/Nn5  
oHk27U G  
template < typename T1, typename T2 > .}`V I`z*  
  struct result_2 moe/cO5a9  
  { N|o> %)R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; py=i!vb&Z%  
} ; xmOM<0T  
1j+eD:d'  
template < typename T1, typename T2 > l*qk1H"g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N?zV*ngBS  
  { @??u})^EL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z|}H^0~7S  
} my]P_mE  
eA1'qww"'  
template < typename T > q{[1fE"[K4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wzg i @i  
  { K` 2i  
  return OpClass::execute(lt(t)); 16L"^EYq  
} |MVV +.X  
ig+k[`W  
} ; 2G H)iUmc  
:)j7U3u  
JOPTc]  
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 !#C)99L"F  
好啦,现在才真正完美了。 o16d`}/<  
现在在picker里面就可以这么添加了: T:Bzz)2/  
KoFv0~8Q  
template < typename Right > ? 1GJa]G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TX&[;jsj  
  { ": nI_~q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =?^-P{:\?  
} ,Io0ZE>`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。 NWeV>;lh9  
5%'o%`?i  
Nz}|%.GP"  
w{~" ;[@  
80dSQ"y  
十. bind tD865gi  
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。 N=.}h\{0  
先来分析一下一段例子 >}mNi:6xq  
dWMccn;-m  
3F;EE:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [1e.i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $x/J+9Ww  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3Sk5I%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 EkDws `@  
我们来写个简单的。 GpScc'a7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: wE)] ah:  
对于函数对象类的版本: U-ERhm>uk  
pz.Y=V\t  
template < typename Func > coW)_~U|  
struct functor_trait L(W%~UGN V  
  { ?U=mcdqd  
typedef typename Func::result_type result_type; PKl]Geg P  
} ;  MK<  
对于无参数函数的版本: 6^WiZ^~  
iOKr9%9?Z  
template < typename Ret >  y/z9Ce*>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ux%&lff  
  { ^*HVP*   
typedef Ret result_type; {`($Q$Q1  
} ; QziN]  
对于单参数函数的版本: Y!bpOa&  
g9M')8a n  
template < typename Ret, typename V1 > 4 fZY8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K<D`(voL  
  { lp?i_p/z  
typedef Ret result_type; L00Sp#$\  
} ; 2*N&q|ED  
对于双参数函数的版本: ys:1Z\$P  
4F}g(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -/@|2!d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MX"A@p~H  
  { %g!yccD9  
typedef Ret result_type; 9Ilfv  
} ; =PI^X\if88  
等等。。。 >hHJ:5y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Iq^~  
c(QG4.)m  
template < typename Func > ?ykVfO'  
struct func_return 2,rY\Nu_  
  { f+Pg1Q0zI  
template < typename T > ZD$-V 3e`  
  struct result_1 "bv,I-\  
  { =1%zI%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iK$Vd+Lgc  
} ; f6keWqv<GW  
 JsZAP  
template < typename T1, typename T2 > %@M00~-  
  struct result_2 a7ub.9>  
  { |Ba4 G`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3?a0 +]  
} ; @m*&c*r  
} ; 0sq=5 BnO  
)pkhir06t  
oG|?F4l*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j<`I\Pmv  
ls8olLM>  
template < typename Func, typename aPicker > )$2%&9b  
class binder_1 ]#vvlM>/  
  { :DS2zA  
Func fn; R[mH35D/  
aPicker pk; }CB=c]p  
public : MAm1w'ol"  
u5  [1Z|O  
template < typename T > ?^+#pcX]t|  
  struct result_1 4d{"S02h  
  { r[C3u[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D#vn {^c8O  
} ; tJ(c<:zD  
~9`^72  
template < typename T1, typename T2 > r6gt9u:  
  struct result_2 @m !9"QhC  
  { @&nx;K6h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^.pE`l%1}  
} ; $@+p~)r(l  
>Hd~Ca>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |r)>bY7  
#+ 2:d?t  
template < typename T > [[Jv)?jm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l<0[ K(  
  { )A>U<n$h  
  return fn(pk(t)); 1C5kS[!  
} /-G qG)PX  
template < typename T1, typename T2 > !`O_VV`/@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G#9o?  
  { }J'5EAp  
  return fn(pk(t1, t2)); 1j${,>4tQ  
} %x cM_|AyR  
} ; zm;*:]S  
s +y'<88  
)7Hon  
一目了然不是么? "NX m\`8  
最后实现bind [9YlLL@  
E :'  
dy8In%  
template < typename Func, typename aPicker > L.I}-n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 34++Rr [G  
  { Mc#O+'](f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (dO'_s&M]/  
} )<]w23i  
q>(I*=7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1?e>x91  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~u~[E  
s= GOB"G  
十一. phoenix V1CSXY\2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M<M# < kD  
(> +k3  
for_each(v.begin(), v.end(), 5tgILxSK  
( (DEL xE  
do_ Pi"tQyw39$  
[ \@ WsF$  
  cout << _1 <<   " , " NbQMWU~7  
] rH2tC=%  
.while_( -- _1), C>k;MvqO  
cout << var( " \n " ) tLoD"/z  
) :#Ex3H7  
); uV/HNzC  
2EqsfU* I  
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: +s*l#'Q  
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 %1 VNP(E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >zfZw"mEP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xi1N? pP  
-!bLMLIg  
b*6c. o  
template < typename Cond, typename Actor > 0Z1H6qn  
class do_while "M5ro$qZ}  
  { U~){$kpI#  
Cond cd; l6}b{e  
Actor act; o?Tp=Ge  
public : e8P!/x-y  
template < typename T > LBbo.KxAe3  
  struct result_1 $@:>7Y"  
  { 28UL  
  typedef int result_type; xP5mL3j  
} ; ;+TF3av0zq  
g.`t!6Hc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wCC~tuTpr  
:)+@qxTy  
template < typename T > kb}]sj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .olP m3MC  
  { 1$3XKw'  
  do faL^=CAe  
    { n[MIa]dK  
  act(t); b0z{"  
  } eB/hyC1  
  while (cd(t)); W_f"Gk  
  return   0 ; "6*Kgf2G  
} qqom$H<  
} ; "ZJ1`R=Mj  
J:mu%N`  
OCOO02Wq1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yZ(Nv $[5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 yK>0[6l  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Y=WN4w  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 qY~$wVY(  
下面就是产生这个functor的类: hO<w]jV,  
meM.?kk(  
|>/&EElD  
template < typename Actor > /Y\E68_Fh  
class do_while_actor eI=Y~jy  
  { !>kv.`|7~  
Actor act; Zh~Lm  
public : zQ6 -2 A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Y5A~iGp8E  
VqO<+~M,E  
template < typename Cond > A*26'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +VpE-X=T  
} ; {,  *Y  
p`l[cVQ<  
XdIVMXLL\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^s(X VVA  
最后,是那个do_ k.%W8C<Pa  
1KIq$lG{ E  
o YI=p3l  
class do_while_invoker zs]/Y2  
  { -JQg ~1  
public : }A'<?d8   
template < typename Actor > Hb AMoow!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MCrO]N($b  
  { luz%FY:  
  return do_while_actor < Actor > (act); [|;Zxb:  
} ':R3._tw\  
} do_; k\thEEVP0*  
8$jT#\_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g$-D?~(Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =*>4Gh i  
最后来说说怎么处理break和continue F6GZZKj  
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。 m[Ac'la  
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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