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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X):7#x@uy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =\lw.59  
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, # Wi?I =,  
~61b^L}$  
d.? }>jl  
#@oB2%&X?  
  class filler VpJKH\)Rt(  
  { b? o  
public : lk>\6o:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]EKg)E  
} ; [gT}<W  
JU17]gQ  
iyn9[>j e  
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: Xf4~e(O  
=803rNe  
# >k|^*\  
X\`']\l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); L2>e@p\>  
|Y K,&  
Cn/WNCzst&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _^W;J/He  
;qaPK2 a8  
:(]fC~G~  
p q`uB  
二. 战前分析 ,NQ!d4 ~D  
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。  igo9~.  
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 t,r]22I,`  
2PAu>}W*  
`,'/Sdr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S OI=~BGd)  
  /* --------------------------------------------- */ ?Kgb-bXB  
vector < int *> vp( 10 ); ,<IomA:q4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Nf([JP% 4  
/* --------------------------------------------- */ <<!fA ><W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9)7$UQY  
/* --------------------------------------------- */ AJ%E.+@=r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); " AUSgVE+h  
  /* --------------------------------------------- */ u9~5U9]O%6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A1/@KC"&{G  
/* --------------------------------------------- */ & jqylX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #csP.z3^y  
Dnd; N/9  
0BDw}E\  
T3fQ #p  
看了之后,我们可以思考一些问题: (ODwdN7;  
1._1, _2是什么? JwbZ`Z*w  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 !p+54w\ 2  
2._1 = 1是在做什么? 4 -.W~C'Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 WGz)-IB!PE  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 opa}z-7>^  
MS\vrq'_  
)'~Jsg-  
三. 动工 y.A3hV%6b  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 41<~_+-@  
n725hY6}<l  
+vy fhw4  
FGi7KV=N  
template < typename T > U5kKT.M  
class assignment ['o ueOg  
  { 94-BcN  
T value; +4-T_m/W/  
public : U,P>P+\@  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ms|c" ?se  
template < typename T2 > Qn8xe,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I]C Y>'  
} ; dCi:@+z8  
dJgLS^1E  
;~<To9O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KFbB}oId  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3'.@aMA@  
bVUIeX'  
n/skDx TE  
#B5,k|"/,M  
  class holder o{y}c->  
  { Wa|V~PL+T  
public : d9$RmCHe}  
template < typename T > J[<Zy^"Y;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jTR?!Mt0  
  { D#LV&4e>.E  
  return assignment < T > (t); YJv$,Z&;HO  
} mi] WZlg$  
} ; SyVGm@  
Wu{=QjgY  
eMRH*MyD  
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: B`mJT*B[  
U|3!ixk>>w  
  static holder _1; Nhs!_-_I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 dLp1l2h!0  
tfU*U>j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o=YOn&@%  
而不用手动写一个函数对象。 hiS|&5#  
E@ :9|5  
U=bx30brh%  
>S I'Q7k  
四. 问题分析 M,fL(b;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。 n.+'9Fj  
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。 wS}c \!@<,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o^/ #i`)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |@AXW   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X6cn8ak 3  
[@Ac#  
五. 问题1:一致性 w6s[|i)&  
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?| 8vVE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q2X::Yqk  
w1G(s$;C  
struct holder T2Yf7Szp  
  { 4Et(3[P71  
  // a|FkU%sjzZ  
  template < typename T > 5 e+j51  
T &   operator ()( const T & r) const !ekByD  
  { #zl1#TC{(  
  return (T & )r; \!\:p/f  
} 0 SSdp<  
} ; b11I$b #  
K[y")ooE<j  
这样的话assignment也必须相应改动: vR\E;V  
w||t3!M+n  
template < typename Left, typename Right > OV]xo8a;  
class assignment <gwRE{6U  
  { Q|)>9m!tt  
Left l; %NQ%6 B  
Right r; tQ9%rb  
public : R0=f`;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `a& L  
template < typename T2 > <2)AbI+3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2G~{x7/[@  
} ; |3FI\F;^q  
9F807G\4Qt  
同时,holder的operator=也需要改动: 4fKvB@O@.  
uU 7 <8G  
template < typename T > jOV6 %  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sa8O<Ab  
  { */e$S[5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "0!h- bQN  
} yF)J7a:U  
IMWt!#vuY  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;$iT]S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Sl8+A+  
4;L|Ua  
return l(rhs) = r; 1;/SXJ s  
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。 [k$GUU,jY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lW c[Q1  
nDvfb* \  
template < typename Tp > sc]#T)xG  
class constant_t qefp3&ls  
  { Gt*<Awn8  
  const Tp t; :z8/iD y  
public : zh2<!MH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f$>_>E  
template < typename T > q(qm3OxYo  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const c= t4 gf  
  { c6F?#@?   
  return t; =u2~=t=LV  
} l?)>"^  
} ; Wq3PN^  
h^(U:M=A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T)e2IXGN  
下面就可以修改holder的operator=了 fc~fjtqwvz  
(/uN+   
template < typename T > H}r]j\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h> bjG  
  { 2;sTSGDG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %/3+:}@G  
} 4vL\t uoz  
O + aK#eF  
同时也要修改assignment的operator() qVh?%c1.Y  
MX]#|hEeQ  
template < typename T2 > 7D<Aa?cv_l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "=Z=SJ1D  
现在代码看起来就很一致了。 h~Ir= JV  
|$/#,Dv7  
六. 问题2:链式操作 g R!hN.I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :WWHEZK  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 oqvu8"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 93n%:?l"<W  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 B-LV/WJ_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UhJS=YvT  
lai@,_<GV  
template < typename T > eM!Oc$C8[  
struct result_1 e5AsX.kv B  
  { 0dwD ?GG2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^JxVs 7  
} ; 6/cm TT$i  
ED8{  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (tA[]ne2  
jkl dr@t  
template < typename T > _8$xsj4_  
struct   ref (A2ga):Pk  
  { jk`U7 G*  
typedef T & reference; IsT}T}p,t  
} ; Uhvy 2}w  
template < typename T > :Jyr^0`J  
struct   ref < T &> Pm P&Qje7  
  { 9=}#.W3.  
typedef T & reference; <!t;[ie?y  
} ; Gu{1%bb#kL  
fUvXb>f,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5 xr2  
S'RRe84 C  
template < typename T > Pjq9BK9p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f]10^y5&  
  { yx#!2Z0hw  
  return l(t) = r(t); }{:Jj/d p  
} gGNo!'o  
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。 E<LH-_$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V?t*c [  
X7*ossv  
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 R[j'<gd.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YP!}Bf  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F+G+XtOS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9/8+R%  
最后的布局是: V9ZM4.,OCN  
                Add 6 [bQ'Ir^8  
              /   \ }qGd*k0F0  
            Divide   5 (Qw>P42J  
            /   \ 6GAEQ]  
          _1     3 "$5cKbJ  
似乎一切都解决了?不。 DCa=o  
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。 p}~Sgi  
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。  {y{O ze  
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: "w 4^i!\  
%*q^i}5)E  
template < typename Right > S^1ZsD.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L5:1dF  
Right & rt) const ,W 'P8C  
  { Q-iBK*-w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ) F -8  
} 2I suBX\[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uu-M7>+  
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。 HXh:8 3  
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。 ?;w`hA3ei  
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。 !F ?j'[s8]  
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。 wk?i\vm  
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? WOgkv(5KN  
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: <D&  Ep  
|BtFT  
template < class Action > mxH63$R  
class picker : public Action _`*G71PS  
  { oG hMO  
public : ]#S<]vA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} d=\TC'd"{  
  // all the operator overloaded i u0'[  
} ; DgRn^gL{Q  
5ld?N2<8/  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 <v\$r2C*  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: xqDz*V/mD  
vEE\{1  
template < typename Right > M`iE'x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L*rCUv`  
  { r|z B?9Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gf!c  
} @5 ??`n  
_9=cxwi<w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j:8Pcx  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 8B "^}y\0  
s[7/w[&  
template < typename T >   struct picker_maker =pj3G?F#  
  { wrJ" (:VZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; jW^]N$>  
} ; I !lR 7%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EKuLt*a/  
  { 1(i%nX<U  
typedef picker < T > result; 6B b+f"  
} ; 1<Uv4S  
_$vbb#QXZG  
下面总的结构就有了: Vvv;m5.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 |NTqJ j  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [1Qg *   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E KJ2P$  
至此链式操作完美实现。 cUw$F{|W  
^%\MOjSN  
^@Qc!(P  
七. 问题3 " w /Odd  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Xe\v6gbD  
^FTS'/Q  
template < typename T1, typename T2 > ts,V+cEA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m3(p7Z^Bq  
  { cQ`0d3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); # x X  
} [CAFh:o  
OeZ"WO  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 5CfD/}{:#I  
p%#'`*<a_  
template < typename T1, typename T2 > j(>xP*il  
struct result_2 V he$vH  
  { <1QXZfQ"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MlbcJo3  
} ; 9.9B#?  
{=U*!`D  
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? :N_DJ51  
这个差事就留给了holder自己。 00r7trZW^  
    v@J[qpX  
}{&;\^i  
template < int Order > ttBqp|.?S  
class holder;  BJg  
template <> h$6~3^g:P  
class holder < 1 > \#N?  
  { gr@Ril^  
public : L7.SH#m  
template < typename T > v}IhO~`uEq  
  struct result_1 =u.23#.  
  { `UqX`MFz  
  typedef T & result; =)w#?DGpj  
} ; );n/G  
template < typename T1, typename T2 > 3kwkU  
  struct result_2 Tv 5J  
  { i;29*"  
  typedef T1 & result; M[Nv>  
} ; Z B!~@Vf  
template < typename T > /fAAQ7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ip1gCH/?_+  
  { 6mgLeeY  
  return (T & )r; G68@(<<Z  
} i1bmUKZ8'L  
template < typename T1, typename T2 > [r'A8!/|[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =([4pG  
  { 6)20%*[  
  return (T1 & )r1; C46jVl   
} ,]Xn9 W  
} ; R-wz+j#  
#5{BxX&\  
template <> ~-R2mAUK  
class holder < 2 > .;l`VWP  
  { d9%P[(yM^  
public : :AI%{EV-L  
template < typename T > ( 5uSqw&U  
  struct result_1 qOnGP{   
  { 1xh7KBr,  
  typedef T & result; o/n4M]G  
} ; Ed2A\S6tl  
template < typename T1, typename T2 > J(w FJg\/  
  struct result_2 I`i"*z  
  { Bvh{|tP4  
  typedef T2 & result; 8B5WbS fL^  
} ; & d$X:  
template < typename T > ErQ6a%~,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g#cet{>  
  { ^Xu4N"@  
  return (T & )r; j]vEo~Bbh  
} *;~u 5y2b  
template < typename T1, typename T2 > ^5( d^N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TY'61xWi  
  { pVrY';[,|  
  return (T2 & )r2; n\f]?B(  
} 4"\cA:9a  
} ; \j3dB tc  
*c&|2EsZ  
X8N9*v y  
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> >。 U%[ye0@:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,VSO;:Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ecR)8^1 '  
E0 E K88  
return l(i, j) = r(i, j); _{gqi$Mi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H\\FAOj  
^w2 HF  
  return ( int & )i; CjP<'0gT  
  return ( int & )j; D|Wlq~IpQ  
最后执行i = j; BenyA:W"  
可见,参数被正确的选择了。 kfT*G +l]  
)5gj0#|CG@  
5b*knN>  
evYn}  
5gqs"trF  
八. 中期总结 )|^8`f  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ~1[n@{*:(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rDa{Ve  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 AX<f$%iqD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '%XYJr:H[  
Y?3tf0t/  
N'R^gL  
T<? kH  
Lhe&  
.g\Oj0Cbxh  
九. 简化 q CYu@Ho  
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。 k0K$OX*:e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J ou*e%  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !2l2;?jM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O=(F46 M  
  +-*/&|^等 i/1$uQ  
2. 返回引用。 7bihP@I !  
  =,各种复合赋值等 [H>u'fy:C  
3. 返回固定类型。 m m`#v g,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6[c|14l  
4. 原样返回。 R_KDY  
  operator, G 2)F<Y  
5. 返回解引用的类型。 /bB4ec8!  
  operator*(单目) 1BZ##xV*:G  
6. 返回地址。 s(3HZ>qx;  
  operator&(单目) 10 *Tk 8  
7. 下表访问返回类型。 _#6Q f  
  operator[] #X?[")R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M K)}zjw  
  operator<<和operator>> bS r"k  
1p$(\  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \GxqE8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +KIz#uqF8Z  
Y6VJr+Ap(  
template < typename Left > Babzrt-  
struct value_return ,.cR@5qI  
  { c]aU}[s1  
template < typename T > k1f<(@*`  
  struct result_1 Af]zv~uM  
  { &l1t5 !  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~44u_^a  
} ; `v``}8tm  
@Xl(A]w%!  
template < typename T1, typename T2 > ]$r]GVeN}H  
  struct result_2 B?=R= p  
  { 8^y=YUT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \EVT*v=}/  
} ; DX>LB$dy?  
} ; A'z]?xQR  
Kgr<OL}VJ  
E4892B:`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %Tp k1  
M*gvYo  
下面我们来剥离functor中的operator() 04Zdg:[3-!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fGlvum  
="& GU%$  
return l(t) op r(t) B+Qf? 1f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Cy$~H  
return op l(t) a~0 ~Y y  
return op l(t1, t2) m 1; Htw  
return l(t) op uD=Kar  
return l(t1, t2) op `~)?OTzU#  
return l(t)[r(t)] 7wh4~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ) Su>8f[?e  
MSS[-}  
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: $5 mGYF]  
单目: return f(l(t), r(t)); JT0j2_*Rr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5WHz_'c  
双目: return f(l(t)); 7gf(5p5ZV  
return f(l(t1, t2)); @rbd`7$%  
下面就是f的实现,以operator/为例 O^8ZnN_+  
erEB4q+ #O  
struct meta_divide wz`% ( \  
  { I#(lxlp"Ho  
template < typename T1, typename T2 > V0,JTWc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ZcXAqep8'  
  { ik(YJw'i7E  
  return t1 / t2; ~@c<5 -`{  
} .S 54:vs  
} ; )]C]KB  
B N79\rt  
这个工作可以让宏来做: [oU\l+t  
VNWB$mM.2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d|RUxNjM-J  
template < typename T1, typename T2 > \ yk4 @@kHW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jI\@<6O  
以后可以直接用 >(a35 b$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @h|qL-:!vG  
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 f9u=h}  
(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。。。) s;TB(M~i[  
,K,st+s|  
4aOz=/x2  
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 D{B?2}X  
b69nj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cQt&%SVT]E  
class unary_op : public Rettype $t%IJT  
  { aDRcVA$*  
    Left l; 5T#v &  
public : nu\AEFT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]6Iu\,#J  
~4~r  
template < typename T > ]F+|C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eB#I-eD  
      { Uwkxc  
      return FuncType::execute(l(t)); LnE/62){N  
    } Nt $4;  
pSlc (M>  
    template < typename T1, typename T2 > X\;:aRDS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %mmV#vwp  
      { VrRF2(Kn?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L/rf5||@  
    } VVSt,/SO  
} ; 5/nL[4Z  
gPCf+>X{  
)$S=iL8(  
同样还可以申明一个binary_op 4E.9CjN1>  
cS%dTrfo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'EIe5O p  
class binary_op : public Rettype #l}Fk)dj  
  { =?C <@  
    Left l; 'zm5wqrkAd  
Right r; OS#aYER~/  
public : 7k*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [E p'm  
1?&|V1vc  
template < typename T > {*+J`H_G2a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I^A>YJW  
      { dGk"`/@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Rr [_t FM  
    } gamB]FPZ  
A2gFY}  
    template < typename T1, typename T2 > $CMye; yL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PMTrG78p*  
      { AI3x,rk#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hiVa\s  
    } H8w[{'Mei  
} ; P0m9($JBD  
f@;pN=PS  
lUjZ=3"'  
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 o;6~pw%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~4+Y BN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1"CWEL`i  
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。 ]8%E'd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1_{e*=/y  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 6Tmz!E0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =aB+|E  
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) z&H.fsL  
下面是修改过的unary_op yn!;Z ._  
"=DQ {(L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y$v d@Q  
class unary_op Z]uc *Ed  
  { kAp#6->(q  
Left l; ~"%'(j_4  
  S}rEQGGR{  
public : 6rbR0dSgx  
=LLpJ+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wowf 1j-  
Pteti  
template < typename T > 5)Z=FUupA~  
  struct result_1 {wM<i  
  { {f/]K GGk  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >dK0&+A  
} ; M{orw;1Isy  
rPy,PQG2w  
template < typename T1, typename T2 > .Bkfe{^  
  struct result_2 HgW!Q(*  
  { %?n=I n(F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <EqS ,cO^  
} ; afHRy:<+%  
#f(tzPD  
template < typename T1, typename T2 > LodP,\T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~m<K5K6 V  
  { MPnMLUB$\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,k_ b-/  
} .0yBI=QI  
KW'nW  
template < typename T > Z0H_l/g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J#H,QYnf(L  
  { >a*dI_XE  
  return OpClass::execute(lt(t)); LkHH7Pd@  
} -}4CY\d6'  
mEYfsO  
} ; cg^~P-i@*  
2?LPr  
/zh:7N  
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 lE%KzX?&  
好啦,现在才真正完美了。 S=S/]]e  
现在在picker里面就可以这么添加了: eN5F@isy  
e~*tQ4  
template < typename Right > Zc38ht\r;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 19[oXyFI  
  { 5h Sd,#:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \c{sG\ >  
} d]K8*a%[-  
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。 QsPg4y3?D  
~G8l1dD  
d^54mfgI  
-]}#Z:&  
}vx 46  
十. bind z@ZI$.w  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 \;_tXb}F  
先来分析一下一段例子 "x]7 et,  
#a@jt  
wAu]U6!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Iw?f1 ]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,hJx3g5#n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .K-d  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !S7?:MJ?p\  
我们来写个简单的。 EJz!#f~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0n4(Rj|}2  
对于函数对象类的版本: <2 kv/  
{=Ji2k0U'  
template < typename Func > fUis_?!  
struct functor_trait F@ pf._c  
  { 4_2oDcdf  
typedef typename Func::result_type result_type; .L^j:2(L  
} ; BINHCZ  
对于无参数函数的版本: ukW L3  
p]~PyzG!  
template < typename Ret > iu{;|E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sAA;d  
  { l{?9R.L  
typedef Ret result_type; ">8oF.A^  
} ; o[JZ>nm  
对于单参数函数的版本: fTX|vy<EMI  
j5n"LC+oz  
template < typename Ret, typename V1 > bs% RWwn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n/BoK6g  
  { ]RadwH"0!  
typedef Ret result_type; Zs0;92WL  
} ; Kx[+$Qt  
对于双参数函数的版本: Yc)Dx3  
e50xcf1u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RxPD44jVA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,G?Kb#  
  { x6\VIP"9L  
typedef Ret result_type; FW3E UC)P  
} ; lFA-T I&  
等等。。。 KG(l=? N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cuf]-C1_  
09Q5gal  
template < typename Func > S;#7B?j  
struct func_return #4nBov3d  
  { #+h#b%8  
template < typename T > cV`NQt<W  
  struct result_1 gCL}Ba  
  { j,i)ecZ>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3F6A.Ny  
} ; v y-(:aH7U  
gHXvmR"  
template < typename T1, typename T2 > dgByl-8Q  
  struct result_2 W=HHTvK9Hh  
  { 931GJA~g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [%Z{Mp'g  
} ; x A*6Z)Y  
} ; 7coVl$_Zl  
;kG"m7-/  
ka`}lR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S]e;p\8$Z  
$RC)e 7  
template < typename Func, typename aPicker > 64'sJc.   
class binder_1 ;D(6Gy9~  
  {  Lo)T  
Func fn; Z;dR :|%)  
aPicker pk; 4zOFu/l6R  
public : ?l|&JgJ$  
TOvsW<cM  
template < typename T > uaLjHR0  
  struct result_1 ! bwy/A  
  { ['6Sq@c)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mZnsr@KF  
} ; zSOZr2- ^a  
&< FKcrZ,  
template < typename T1, typename T2 > >@-BZJg/k  
  struct result_2 r"VNq&v]9  
  { fQw=z$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {"N:2  
} ; *^Z -4  
=""5 c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2c*}1 _  
szOa yAS  
template < typename T > "SC]G22  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m&MZn2u[4i  
  { @cG+ D  
  return fn(pk(t)); W:8{}Iu<  
} $/E{3aT@F2  
template < typename T1, typename T2 > {3Dm/u%=9|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I3ugBLxVC3  
  { g6][N{xW0  
  return fn(pk(t1, t2)); (3j f_  
} 7VLn$q]:  
} ; a\p`J9Z@  
_~y-?(46K  
gU@R   
一目了然不是么? k/Q8:qA  
最后实现bind OskQ[ e0  
JUq7R%"h6  
Ud#xgs'  
template < typename Func, typename aPicker > 8K\S]SZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NMN&mJsmh  
  { PoRP]Q*n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8&7zV:=  
} :{-/b  
8'Q&FW3"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J[\8:qE  
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。 8(!?y[  
)qDV3   
十一. phoenix  Q 6r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: FJsM3|{2=d  
}e>OmfxDBt  
for_each(v.begin(), v.end(), t+Qx-sW  
( LP?*RrM  
do_ L~Xzo  
[ Ece=loV*l  
  cout << _1 <<   " , " %(r.`I$  
] 0.^67'  
.while_( -- _1), {w v{"*Q9Q  
cout << var( " \n " ) &(NxkZp!  
) suN}6C I  
); ?oU5H  
.ITTYQHv)  
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: NLev(B:OQH  
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 o"qG'\x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 07vzVsQ}p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G;J!3A;TE  
ql_,U8Jw  
S6{y%K2y&  
template < typename Cond, typename Actor > CmtDfE  
class do_while U;Yw\&R,  
  { }Gd^r  
Cond cd; 8@KGc )k  
Actor act; W"D>>]$|u  
public : wHs4~"EY9  
template < typename T > oK2jPP  
  struct result_1 HQc^ybX5  
  { OB+QVYk"  
  typedef int result_type; w(q\75  
} ; i(S}gH4*o  
oox;8d4}y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} p$$0**p!`  
&[[Hfs2:-]  
template < typename T > @KU^B_{i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^{64b  
  { gV-A+;u  
  do @.h;k4TD  
    { \WM"VT  
  act(t); W;.L N<bx  
  } ]KQBek#DD  
  while (cd(t)); %WFZ&>en&  
  return   0 ; K^c%$n:}+  
} }J_#N.y  
} ; gnw?Y 2  
lR5k1J1n  
IGI$,C  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). B\quXE)  
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。 AL[,&_&uV  
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。 k}e~xbh-y  
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。 k1HCPj  
下面就是产生这个functor的类: o AM)<#U>  
xDn#=%~+x  
32K  
template < typename Actor > +\25ynM  
class do_while_actor #9q ]jjH E  
  { EskD)Sl   
Actor act; 2E@y0[C?  
public : --F6n/>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WI-I+0sE  
1W{t?1[s  
template < typename Cond > KKNQ+'?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }} zY]A  
} ; Eu$hC]w  
'~AR|8q?  
+sx$%N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 rWip[>^  
最后,是那个do_ x\K,@  
9+I /bl4  
?l^NKbw  
class do_while_invoker \W"p<oo|H  
  { >4nQ&b.u  
public : r|Q/:UV?w  
template < typename Actor > Tvd: P^ C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const l|K$6>80  
  { &Yd6w}8  
  return do_while_actor < Actor > (act); "; mlQyP  
} Er<!8;{?  
} do_; {EyWSf"  
a[NR%Xq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sv+ 6#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 REJHh\:.77  
最后来说说怎么处理break和continue &L r~x#Wx  
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。 %8?XOkH)  
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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