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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k {_X%H/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r"x|]nvg^  
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, 4.$<o/M  
HUuL3lYka  
?k<i e2  
w(U-6uA  
  class filler Li(}_  
  { 4`)`%R$  
public : EpB2?XGA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3+@p  
} ; `YVdIDl]  
YK!nV ,  
f;!1=/5u-  
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: L#Uk=  
^8Tq0>n?  
n"N!76  
~Os"dAgZFY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lZ.x@hDS  
JaoRkl?F  
6Db1mvSe  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1Y6<i8  
}`E5I&r4  
Rx<m+=  
2Vas`/~u~  
二. 战前分析 `*mctjSN  
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。 jq yqOhb4  
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 *kY\,r&!P  
AP' Uc A  
~McmlJzJG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7dyGC:YuTL  
  /* --------------------------------------------- */ -D?T0>  
vector < int *> vp( 10 ); xQ\/6|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {P"$;_Y"<  
/* --------------------------------------------- */ D+lzISp~e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +ObP[F  
/* --------------------------------------------- */ 7(rNJPrU~=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [tGAo/  
  /* --------------------------------------------- */ D^yZ!}Kl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -'BC*fVr  
/* --------------------------------------------- */ 0ubT/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6S)$wj*w  
WF,<7mx=-  
`% k9@k .  
6*8"?S'  
看了之后,我们可以思考一些问题: J@PwN^`  
1._1, _2是什么? ~CIA6&  
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。 w vBx]$SC  
2._1 = 1是在做什么? CE]0OY  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :akEl7/&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6Qne rd%Ec  
ukHSHsR  
qgg/_H:;w  
三. 动工 nd*9vxM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 23?\jw3w  
Wjc1EW!2x  
bRT1~)  
{XH!`\  
template < typename T > @8E mY,{;  
class assignment 8 z0j}xY%  
  { M]4qS('[  
T value; ,r~pf (nz  
public : teH.e!S  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4Xi _[ Xf  
template < typename T2 > S+Z_Qf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GEj/Z};;[b  
} ; (jd)sf6Tj[  
by!1L1[JTt  
j oDY   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Sm(X/P=z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )'3(=F$+l  
ATl.Qku@  
9Jd{HI=  
BOClMeA4  
  class holder dZcRLLR  
  { RnC96"";R.  
public : d/5i4g[q  
template < typename T > /.B7y(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0t[|3A~Q  
  { 2z+Vt_%  
  return assignment < T > (t); p vone,y2  
} kx&Xk0F_g  
} ; Lf0Y|^!S_u  
.|W0B+Z8  
 2f>G   
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: "[M,PI!B  
Gu[G_^>  
  static holder _1; lz=$Dz  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L A &W@  
\) DJo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WO$9Svh8  
而不用手动写一个函数对象。 VqGmZ|+8  
Ey<vvZ  
8CCd6)cG  
]."~)  
四. 问题分析 P`r@<cgb=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #tX\m ;  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 iR} 3 [  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _`3'D`s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }dcXuX4{r  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  Age  
Xq:jp+WSG  
五. 问题1:一致性 &/QdG= r+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| A+Uil\%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *nJy  
mp]}-bR)  
struct holder GF 4k  
  { Sl,X*[HGd  
  // Mj&`Y gW5a  
  template < typename T > u'Ja9m1  
T &   operator ()( const T & r) const 3h t>eaHi  
  { n^vL9n_N  
  return (T & )r; fLkZ'~e!  
} N zrHWVD  
} ; LpRl!\FY$  
B-'oB>|  
这样的话assignment也必须相应改动: (=#[om( A  
u\-WArntc  
template < typename Left, typename Right > ueI1O/Mi  
class assignment Su" 9`  
  { T%0vifoQ_$  
Left l; o[Ojl .r<  
Right r; I ACpUB  
public : .quui\I3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U`YPzZp_  
template < typename T2 > 99 W-sV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7G6XK   
} ; )@lZ~01~d  
2?vjj:P+h  
同时,holder的operator=也需要改动: #?=?<"*j  
yTt,/+I%gJ  
template < typename T > \l)Jb*t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j"G1D-S:  
  { 2cv!85  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g-G;8x'n  
} R(YhVW_l  
":=\ ci]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。 RNa59b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hF m_`J&"  
GD*rTtDWn  
return l(rhs) = r; ]M^ k~Xa  
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。 G@$Y6To[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /~sNx  
!~sgFR8W  
template < typename Tp > k55s-%Ayr  
class constant_t OYnxEdo7  
  { VN3"$@-POK  
  const Tp t; cD^`dn%$  
public : O5rHN;\_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BhAWIH8@C  
template < typename T > M$Sq3m`{!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k OYF]^uJ  
  { %63zQFk  
  return t; h"C7l#u  
} U&F1}P$fb  
} ; 2pr#qh8  
7Iz%Jty  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d7, ZpHt  
下面就可以修改holder的operator=了 Hlh`d N  
(RXOv"''=  
template < typename T > n8h1S lK08  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \!-IY  
  { _LVwjZX[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5hxG\f#}?  
} V]E# N  
MH wjJ  
同时也要修改assignment的operator() 4o/}KUu(*  
g5",jTn#  
template < typename T2 > vR`#kxSdJ@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Go^a~Sf$  
现在代码看起来就很一致了。 8x)&4o@  
=w&bS,a"y  
六. 问题2:链式操作 4lM)ZDg  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,\){-H/n  
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。 1w` ]2  
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。 "+0Yhr?  
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。 2OA0rH"v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cWp5' e]A  
#'5C*RO  
template < typename T > 9+irf^D`O  
struct result_1 OBnf5*eJ  
  { 0f_+h %%=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]n\Qa   
} ; 9N+3S2sBx&  
7d m:L'0  
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: QD8.C=2R  
-RLY.@'d-M  
template < typename T > ol[sX=5 *  
struct   ref UO1WtQyu,H  
  { o"kVA;5<G  
typedef T & reference;  v|K,  
} ; :D|5E>o(  
template < typename T > W?>C$_p C  
struct   ref < T &> [TW?sW^0  
  { v[7iWBqJ  
typedef T & reference; s'7PHP)LOJ  
} ; xM+_rU M|h  
"_f~8f`y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \X*Es.;|x  
ZXJ]==  
template < typename T > |>Ld'\i8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Mzg zOM  
  { KD<smwXjG  
  return l(t) = r(t); 4ZUTF3  
} 2\4ammwT  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 04j]W]8#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  =8o$  
]\JLlQ}#H  
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 hR4\:s+[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .S_7R/2(?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VxP cC+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t6,bA1*5y  
最后的布局是: 8mm]>u$  
                Add =K \xE"  
              /   \ Yy 8? X9r.  
            Divide   5 n%S%a >IQj  
            /   \ o){\qhLp  
          _1     3 xCQLfXK7  
似乎一切都解决了?不。 *2T"lpl  
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。 2FVO@D  
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。 "y9]>9:$-  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: X7~^D[ X  
hEh` cBO  
template < typename Right > 4@mK:v %  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =#Z+WD-E  
Right & rt) const o*t4zF&n  
  { V+$^4Ht  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); im&Nkk4n@  
} )ep1`n-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ymW? <\AD,  
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。 u*S-Pji,x  
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。 /'l"Us},^!  
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。 E]P7u"1  
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。 yg^ 4<A  
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? ]3\%i2NM  
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: `x:O&2  
gTQc=,3l3  
template < class Action > FKH_o  
class picker : public Action KY'x;\0 g  
  { &v/>P1Z G  
public : `9Rj;^NJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \zT{zO&!  
  // all the operator overloaded KaIkO8Dq0  
} ; ~(;HkT  
aN;c.1TY  
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。 -`A+Qp)  
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: 8yC/:_ML  
hDf!l$e.  
template < typename Right > *}'3|e4w}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S]Qf p,  
  { }Pm; xHnf&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S8,e `F  
} pSl4^$2XR  
u_=^Bd   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _u9bZ'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 rU |%  
3^,p$D<T:,  
template < typename T >   struct picker_maker  X@Bg_9\i  
  { [OYSNAs *y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [$D%]]/,  
} ; |%g)H,6c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]p@q.P  
  { DP.Y <V)B  
typedef picker < T > result; ^ AJ_  
} ; +7 mUX  
M#.dF{ %%  
下面总的结构就有了: Ms=N+e$n  
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。 $YiG0GK<"  
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。 )agrx76]3w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v:gdG|n"  
至此链式操作完美实现。 (XNd]G  
+[` )t/   
m^o?{ (K  
七. 问题3 9yK\<6}}QH  
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。 7P:/ (P  
'x,6t66*"l  
template < typename T1, typename T2 > hiEosI C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {yFMY?6rf  
  { ^8=e8O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *pYawT  
} i3vg7V.  
yS.)l  
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: C'6c,  
`Ip``I#A  
template < typename T1, typename T2 > 20w4 '@sq  
struct result_2 p:ubj'(U05  
  { w$0*5n>)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; re fAgS!=q  
} ; juA}7   
p+;;01Z+_  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 5Y>fVq{U?;  
这个差事就留给了holder自己。 b(~#CHg  
    -HvJ&O.V$  
o]B2^Yq;x  
template < int Order > DFQ`<r&!  
class holder; TMD*-wYr  
template <> rrSFmhQUk  
class holder < 1 > ^[VEr"X  
  { t9r R>Y9  
public : K_fJ{Vc>O  
template < typename T > Flaqgi/j  
  struct result_1 \rY\wa  
  { e> Dux  
  typedef T & result; E%?> %h  
} ; Xdh@ ^`  
template < typename T1, typename T2 > ;;N#'.xD  
  struct result_2 jfYM*%  
  { _^D-nk?  
  typedef T1 & result; rX22%~1  
} ; y]g5S-G  
template < typename T > `( 'NH]^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l%qfaU2  
  { } x Kv N  
  return (T & )r; em2Tet  
} JyePI:B&)j  
template < typename T1, typename T2 > MhjIE<OI=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +I@2,T(eG  
  { 75iudki  
  return (T1 & )r1; {<zE}7/2-  
} wj8\eK)]L  
} ; BkB9u&s^  
OKA6S*  
template <> I5E5,{  
class holder < 2 > :4)lmIu  
  { L i+|%a  
public : i "aQm  
template < typename T > .uB[zJc  
  struct result_1 C't%e  
  { }tJMnq/m($  
  typedef T & result; nv3TxG  
} ; ?4t~z 1.f  
template < typename T1, typename T2 > MfraTUxIo/  
  struct result_2 212 =+k  
  { ]UrlFiR  
  typedef T2 & result; GS*_m4.Ry6  
} ; b/4gs62{k  
template < typename T > N6v*X+4JH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y2PxC. -  
  { &zPM# Q  
  return (T & )r; u1|v3/Q-  
} qc3?Aplj  
template < typename T1, typename T2 > W+.?J 60  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PPh1y;D  
  { !q8A!P4|'  
  return (T2 & )r2; 0Qg%48u  
} ;1k_J~Qei  
} ; xM>dv5<E  
_he~Y2zFz  
xEB 4oQ5  
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> >。 iHWt;]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mG%cE(j*D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1(kd3 qX  
?[ D6|gp  
return l(i, j) = r(i, j); R=W$3Ue~,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w$749jGx  
_X)]/A%@  
  return ( int & )i; !9^GkFR6n  
  return ( int & )j; +EZr@  
最后执行i = j; we?t/YB=  
可见,参数被正确的选择了。 QzYaxNGv  
JV! }"[  
U}{\qs-zt  
!zxq9IhWR  
/sl#M  
八. 中期总结 7VJf~\%1j  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 6,]2;'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wDs#1`uTq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w$Mb+b$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l> >BeZ  
& aF'IJC  
dTVM !=  
jw]IpGTt  
,aa %{  
i{PX=  
九. 简化 ]o_E]5"jO  
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。 p-/}@r3Z+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2aQ}| `  
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: U7G|4(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <pUc( tPoz  
  +-*/&|^等 j MA%`*r  
2. 返回引用。 _[ `"E'  
  =,各种复合赋值等 98WJ"f_ #  
3. 返回固定类型。 !v3wl0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4W+nS v  
4. 原样返回。 gwYTOs ^  
  operator, g: "Hg-s  
5. 返回解引用的类型。 wD[qE  
  operator*(单目) wSs78c=  
6. 返回地址。 fVBRP[,   
  operator&(单目) I3?:KVa  
7. 下表访问返回类型。 l1RFn,Tzr  
  operator[] {K2F(kz?T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "2@Ys* e  
  operator<<和operator>> n]btazM{  
Q1'D*F4  
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。 <lLk (fC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p|w;StLy  
+'I8COoiv%  
template < typename Left > . LNqU#a  
struct value_return D%.<} vG  
  { 5{6ebq55"  
template < typename T > nzu 3BVv  
  struct result_1 H %PIE1_  
  { Q_a%$a.rV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y'%_--  
} ; ^F1zkIE  
:Ee5:S   
template < typename T1, typename T2 > fKT(.VN q5  
  struct result_2 d>7bwG+k  
  { g:c @  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Th*mm3D6  
} ; %n #^#:   
} ; RrqZ5Gonj  
qsL6*(S(r  
?)5M3 lV3k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8|,-P=%t  
G,i%:my7  
下面我们来剥离functor中的operator() gM3gc;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LvS3c9|Aj  
=;xlmndT,  
return l(t) op r(t) ; bDFrG  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /7zy5  
return op l(t) %25_  
return op l(t1, t2) )uyh  
return l(t) op Ljxn}):[  
return l(t1, t2) op Sq==)$G  
return l(t)[r(t)] HM1y$ej  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h Tn^:%(  
PZl(S}VY  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 9uREbip  
单目: return f(l(t), r(t)); u]c nbm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2jx+q  
双目: return f(l(t)); W.,J'  
return f(l(t1, t2)); efP2 C\  
下面就是f的实现,以operator/为例 OiY2l;68  
ArU>./)Q  
struct meta_divide BmUzsfD  
  { Xc5[d`]  
template < typename T1, typename T2 > :<IW'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ikRIL2Y  
  { |,&!Q$<un  
  return t1 / t2; RN:#+S(8  
} *id|za|:k  
} ; {UZli[W1  
h?YjG^'9  
这个工作可以让宏来做: TJ5{Ee GV  
A?|cJ"N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :7>Si%  
template < typename T1, typename T2 > \ 1y"37;x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cuk2\> Xl  
以后可以直接用 Nd!2 @?V4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "x$S%:p  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 .Na>BR\F  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) NV-9C$<n2!  
/9w}[y*E  
|H_)u  
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 _ zmx  
d8RpL{9\7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p go\(K0  
class unary_op : public Rettype 8rp-Xi W  
  { = xX^  
    Left l; BK d(  
public : \ bT]?.si  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n"K7@[d  
Z ''P5B;  
template < typename T > YJ16vb9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e<^4F%jSK  
      { kyo ,yD  
      return FuncType::execute(l(t)); V!U[N.&$  
    } lIFU7g  
A^p $~e\)  
    template < typename T1, typename T2 > hy)RV=X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xf]4!zE  
      { ia_8$>xW+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VYAe !{[  
    } 4COf H7Al9  
} ; YKc{P"'/ |  
\!V6` @0KC  
 xBG1up<z  
同样还可以申明一个binary_op "\=_- `  
>aWJ+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,6buo~?W:  
class binary_op : public Rettype gq@."wHU  
  { N8{>M,  
    Left l; \4p<;$'  
Right r; G\NCEE'A  
public : +Ae.>%}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >SGSn/AJi  
er#=xqUY  
template < typename T > X0$_KPn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Go67VqJr  
      { TnaIRJ\B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aBC[(}Pb]  
    } YaT07X.(b  
ha),N<'  
    template < typename T1, typename T2 > >PJ-Z~O'   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LGMFv  
      { fIcv}Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;hZ@C!S:  
    } 5nn*)vK {  
} ; Bm7GU`j"  
-?'CUm*Od  
"}EbA3  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 f\^QV  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WE7l[<b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) an2Tc*=~l(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ZF/KV\Ag)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .eAC!R  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 I(CI')Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,i,=LGn  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) nJya1AH;  
下面是修改过的unary_op Z7/dRc   
{LeEnh-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  k WtUj  
class unary_op >dl!Ep  
  { N9ufTlq s  
Left l; y b G)=0  
  !T{g& f  
public : Z%R%D*f@y  
<<1oc{i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =KZ4:d5  
l!=WqIZ  
template < typename T > *^uj(8U  
  struct result_1 &F}+U#H  
  { Chup %F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |@HdTGD  
} ; ]>L]?Rm  
K5lp -F  
template < typename T1, typename T2 > F%d"gF0qu  
  struct result_2 ;^*!<F%t9R  
  { `Vi:r9|P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NHF?73:  
} ; @7=D]yu  
YM|S<  
template < typename T1, typename T2 > J4g;~#_19  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "/fs%F  
  { h;KK6*Z*$E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S\ZAcz4  
} NLl~/smMS  
G~L?q~b  
template < typename T > `RcNqPY#S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RX1{?*r]Z  
  { 4g9b[y~U  
  return OpClass::execute(lt(t)); srLr~^$j[  
} &^_(xgJL  
(O2HB-<rY  
} ; eeZysCy+DY  
N0[I2'^.  
Ol9 fwd  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 36a~!  
好啦,现在才真正完美了。 PuJ{!S\T7  
现在在picker里面就可以这么添加了: Vcq?>mH&T  
{ NJ>[mKg  
template < typename Right > 9VE;I:NO3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const H@ms43v\  
  { QP%Fz#u`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ek)(pJ(+#  
} )<F\IM  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 L"I] mQvd  
?ljod6  
Ne7{{1  
n;-r W;ZO  
_%vqBr*  
十. bind +[ /r^C  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 NCFV  
先来分析一下一段例子 >}{-!  
Td1ba^J  
*v ^"4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Sp,Q,Q4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O + & xb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !(K{*7|h  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 xPup?oP >  
我们来写个简单的。 -0 da"AB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '5/}MMT  
对于函数对象类的版本:  MK"  
Zw][c7%  
template < typename Func > x,gE$dNzy  
struct functor_trait u^zitW!X$  
  { 4E\ntufo  
typedef typename Func::result_type result_type; V55J[s*6!  
} ; =awO63j>  
对于无参数函数的版本: !muYn-4M  
rDX'oP:  
template < typename Ret > {IHK<aW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aSkx#mV  
  { cC^C7AAq^  
typedef Ret result_type; ;kW}'&Ug  
} ; F ssEs!#  
对于单参数函数的版本: UX`DZb +^  
#6s C&w3  
template < typename Ret, typename V1 > *P R_Y=v%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .l=*R7~EU  
  { Z/= %J3f  
typedef Ret result_type; LDEW00zL  
} ; `uZv9I"  
对于双参数函数的版本: BDkBYhz;7  
}K80G~O2<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^Lmc%y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C'czXZtn  
  { nQ17E{^pR  
typedef Ret result_type; <yI,cM<c  
} ; C%_  
等等。。。 (}1v^~FXj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `m 3QT3B  
+^DRto=  
template < typename Func > R:OU>HsdX  
struct func_return } .3]  
  { QrckTO  
template < typename T > RC{Z)M{~  
  struct result_1 plx/}ah8  
  { ~8xh0TSi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )d(0Y<e @  
} ; kq%gY  
d&T6p&V$  
template < typename T1, typename T2 > =Xy`"i{`(  
  struct result_2 Z1$];Q\cX  
  { XMEK5Z9Dd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fb"J Bc}X  
} ; 6~F#F)C'  
} ; c Z6p^  
P% +or*  
Wda\a.bXT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P"9@8aLB  
mKq<'t]^k  
template < typename Func, typename aPicker > ]\RSHz  
class binder_1 *$L z2 ]  
  { Z-t}6c'Kg  
Func fn; :-u-hO5*8  
aPicker pk; G?-`>N-u  
public : Vv]$\`d#  
Q5y q"/=[a  
template < typename T > e-iYJ?  
  struct result_1 ,V33v<|wc  
  { J7ktfyQ0W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `xX4!^0Hm  
} ; Xvu)  
P 0Efh?oZ  
template < typename T1, typename T2 > Y$x"4=~  
  struct result_2 R] Disljq  
  { "VDk1YX_&l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G&@-R{i  
} ; I[=Wmxa?r  
nGx ~) T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9eGCBVW:*  
?UZ$bz  
template < typename T > : _^0'ULP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E#<7\ p>  
  { oE!hF}O  
  return fn(pk(t)); }0BL0N`_  
} NqT1buU#  
template < typename T1, typename T2 > ApG'jN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gHvW e  
  { #juGD9e  
  return fn(pk(t1, t2)); 7sud/*+F  
} Sf'i{xye  
} ; $-$5ta{s  
v~V;+S=gz  
X:G& 5  
一目了然不是么? QJ a4R  
最后实现bind hGed/Yr  
B:O+*3j  
'!wPnYT@D  
template < typename Func, typename aPicker > ^V<J69ny|9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6%ZHP?  
  { H_?;h-Y]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1UW s_|X!  
} e(}oq"'z  
k;;nE o~6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WYwzo V-  
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。 d&aBs++T  
#D`S  
十一. phoenix *CeQY M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;Ze"<U  
5jn$7iE`  
for_each(v.begin(), v.end(), ,VKQRmd  
( {A]k%74-a  
do_ 0rku4T  
[ .Lojzx  
  cout << _1 <<   " , " 20rN,@2<  
] GFd Z`i  
.while_( -- _1), ZR/R'prW  
cout << var( " \n " ) ATMc`z:5T  
) >"cr-LB  
); <\, & :<  
UvPp~N 7,  
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: gf0PMc3l  
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 x1N me%%&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v[R_S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $Hp.{jw  
5 R,la\!bQ  
h`?y2?O  
template < typename Cond, typename Actor > Hs[}l_gYn  
class do_while tCZpfZ@+=  
  { `GvA241  
Cond cd; 'rS'B.D  
Actor act; WYSck&9  
public : T?H\&2CLT  
template < typename T > KU+( YF$1  
  struct result_1 d@-wi%,^  
  { YO)')&  
  typedef int result_type; i[^k.W3gf  
} ; 1KW3l<v-6  
HR[Q ?rg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5{')GTdX>  
"w*@R8v  
template < typename T > ob0~VEH-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B^Xy0fq  
  { R `;o!B}[  
  do H \r`7  
    { *I=_*LoG2  
  act(t); -"F0eV+y  
  } |xq} '.C  
  while (cd(t)); M|U';2hZN:  
  return   0 ; %v]7BV^%6  
} ER{yuw  
} ; BwJNi6,  
PPN q:,  
 \C|;F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w3<Z?lj:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 EtGH\?d~]  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?Rlgv5P!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Y.E?;iS  
下面就是产生这个functor的类: wOjv[@d  
DWuRJ  
?#4+r_dP  
template < typename Actor > bKYY{V55  
class do_while_actor AvZXRN1:'  
  { ,MRvuw0P  
Actor act; * !X4&#xP  
public : Z%Vr+)!4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?hKm&B;d  
6%>/og\%  
template < typename Cond > _~ v-:w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w-lrnjs  
} ; ^Ss<X}es-  
!@( M_Z'  
77``8,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6!Qknk$  
最后,是那个do_ YQ52~M0L  
o1U}/y+R\  
w .tW=z5  
class do_while_invoker > 9o{(j  
  { j?( c}!}  
public :  ?J<T  
template < typename Actor > :H{Bb{B%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i9KTX%s5^  
  { Ga.0Io&}C  
  return do_while_actor < Actor > (act); <p09oZ{6  
} [ qiOd!  
} do_; INOH{`}Ew  
N9pwWg&<+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &1=g A.ZR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t{~@I  
最后来说说怎么处理break和continue Hv3W{|  
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。 (e(Rr 4  
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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