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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3Jh!YzI8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]I[\Io1  
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, H 2JKQm_  
R8%%EEB  
Rh,a4n?W  
{~"fq.h!M  
  class filler Kk\TW1w3  
  { n|N?[)^k  
public : 8svN*`[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oB$c-!&  
} ; \n<9R8g5  
m FgrT  
/iw$\F |8  
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: 35KRJY#  
R^?9 V=Y<T  
hCPyCq]  
HPc~wX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yBl9a-2A  
)_a;xB` S(  
k~XDwmt;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X8\UTHT& 0  
{ u %xc"0y  
%}}?Y`/W )  
0$BX8?Z  
二. 战前分析 Q.MbzSgXL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 sP~;i qk  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 3]li3B'  
)qua0'y]@  
+'0V6 \y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O)8$aAJ)V  
  /* --------------------------------------------- */ &[7z:`+Y##  
vector < int *> vp( 10 ); [:gp_Z&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,v#O{ma  
/* --------------------------------------------- */ }B ?_>0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .x'?&7#(  
/* --------------------------------------------- */ h7kn >q;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O~#A )d6  
  /* --------------------------------------------- */ HV=P! v6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1$)}EL   
/* --------------------------------------------- */ >+9:31p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e8 1+as  
ix_&os]L_  
"9X1T]  
f7b6!R;z_  
看了之后,我们可以思考一些问题: :X}fXgeL  
1._1, _2是什么? qH4+i STnV  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 t"nxny9&  
2._1 = 1是在做什么? 7nPjeh  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 va2FgW`Bd+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,*.qa0E#W  
&,tj.?NCn  
DEW;0ic  
三. 动工 Q%:Z&lg y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %uz6iQaq]X  
9I[k3  
Ce/D[%  
/V }Z,'+  
template < typename T > FA{'Ki`  
class assignment meYGIP:n  
  { }t*:EgfI  
T value; +GEdVB  
public : X#o<))  
assignment( const T & v) : value(v) {} -_M':  
template < typename T2 > 73l,PJ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~t<uX "K  
} ; Fh4Exl@6  
`Y3\R#  
O4cBn{Dq9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sD$K<nyz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G2&,R{L6w  
}yaM.+8.  
N, ,[V  
L;=3n[^x  
  class holder >avkiT2  
  { OkMAqS  
public : Gi\Z"MiBZ  
template < typename T > `S A1V),~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P2F8[o!<  
  { _:>t$* _  
  return assignment < T > (t); Rh%A^j@  
} L]q%;u]8!  
} ; 0jt@|3  
dKY#Tl]  
-^JPY)\R  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: A{Qo}F<*  
a- lF}P\  
  static holder _1; OQVo4yl"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XUA%3Xr  
'vV+Wu#[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JkQ\r$ Y.  
而不用手动写一个函数对象。 x *a_43`  
y+ 4#Iy  
K j~!E H"  
}l&y8,[:  
四. 问题分析 >D Ai-`e  
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。 ]GDjR'[z  
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。 s@p:XO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4KR$sKq$q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Rm}G4Pq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \hdil`{>  
;(rK^*`fO  
五. 问题1:一致性 Lb?0<  
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?| o(C;;C(*{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jW{bP_,"  
XePGOw))O  
struct holder >`<qa!9  
  { o7^0Lo5Z?  
  // .LGA0  
  template < typename T > xyHv7u%*  
T &   operator ()( const T & r) const z'*{V\  
  { \wR\i^  
  return (T & )r; bc;?O`I<  
} o*3\xg  
} ; -"I9`  
3_>=Cv}  
这样的话assignment也必须相应改动: X<H{  
DT_%Rz~<  
template < typename Left, typename Right > @+a}O  
class assignment *J{E1])<a  
  { hxt;sQAo{  
Left l; (wvU;u  
Right r; Z*IW*f&0>1  
public : a`zHx3Yg  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gz4LjMQ &  
template < typename T2 > &_-3>8gU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Sbeq%Iwm.  
} ; :\C/mT3xL)  
Q n.3 B  
同时,holder的operator=也需要改动: }*b\=AS=  
"N)InPR-  
template < typename T > -j@IDd7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^])s\a$  
  { ""m/?TZq'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0<##8m@F8  
} J ~KygQ3%  
! %B-y 9\  
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。 oi8M6l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U;*O7K=P  
WXG0Z  
return l(rhs) = r; s#(7D3Pr#  
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。 PS0/O k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %/BBl$~ji  
221}xhn5  
template < typename Tp > b;nqhO[f}  
class constant_t P76gJ@#m  
  { wr~Qy4 ny  
  const Tp t; S]A[eUF~  
public : vQj{yJ\l1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} TmK8z  
template < typename T > ?A04qk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )\7Cp-E-W  
  { 2`> (LH  
  return t; c:+UC  
} H%Z;Yt8^gt  
} ; HBs 6:[q  
`R!2N4|;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FEX67A8 /;  
下面就可以修改holder的operator=了 y|NY,{:]  
_Fe=:q  
template < typename T > Qz"//=hC|H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U ,!S1EiBs  
  { DiZ;FHnaG?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @!|h!p;  
} J% ZM V  
F5OQM?J  
同时也要修改assignment的operator() N34bB>_  
0.c9 6&  
template < typename T2 > Sy<io@df  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G&`5o*).bb  
现在代码看起来就很一致了。 C =B a|Z  
@, AB 2D  
六. 问题2:链式操作 ~M1T @Mv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0DN&HMI#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 t3C#$ >  
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。 q^7=/d8  
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。 9$}> O]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y<#Hq1  
;F"Tu  
template < typename T > s.XxYXR\  
struct result_1 ~}SQLYy7Z  
  { >GzH_]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T'9M  
} ; qD /h/  
|tz{Es<`B  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: _X@ Q`d  
88 ca  
template < typename T > t{`-G*^  
struct   ref }=.C~f]A  
  { ca,c+5  
typedef T & reference; c{39,oF  
} ; j 20m Z  
template < typename T > ) q/brCq  
struct   ref < T &> 2vddx<&  
  { dj}P|v/;z  
typedef T & reference; 07:h4beT  
} ; CK_\K,xVT  
G^SDB!/@J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NE3/>5  
)bpdj,  
template < typename T > AgB$ w4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r5+ MjR  
  { /Ao.b|mm  
  return l(t) = r(t); sDu&9+  
} ?,C'\8'  
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。 f9hH{ ( A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Zm(}~C29  
Uo[`AzD3  
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 Ye^xV,U@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q8h=2YL  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6;Mv)|FJF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ej&o,gX  
最后的布局是: :U]Pm:ivTU  
                Add q!q=axfMD  
              /   \ w(ic$  
            Divide   5 8^R~qpg%  
            /   \ `_"?$ v2F  
          _1     3 RLGIST`  
似乎一切都解决了?不。 zE7)4!  
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。 Ie8SPNY-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。 q~X}&}UT  
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: QqcAmp  
M?kXzb\O  
template < typename Right > F$9+WS`c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const cCIs~*D  
Right & rt) const +!G)N~o  
  { 5j _[z|W2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J`wx72/-ZW  
} "L9pFz</  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U]ZI_[\'U  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5z" X>!?^  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 "\M3||.!  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 s5X51#J#~  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 SK_N|X].  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 0,iG9D 7  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 'o7V6KG  
SV^[)p )  
template < class Action > 9$%S<v  
class picker : public Action cO-^#di  
  { 0_t9;;y :  
public : [&zSYmDk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *P`k|-  
  // all the operator overloaded t,kai6UM  
} ;  AZ-JaE  
-or)NE  
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。 '47E8PIJ|  
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: gpCWXz')i  
&@qB6!^  
template < typename Right > ;3Q3!+%j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lnV!Xuf  
  { cQ0+kX<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3p'(E\VJ  
} 2 F ~SH  
,rhNXx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :r&4/sN}<  
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。 msw=x0{n5  
X"T)X#:)  
template < typename T >   struct picker_maker @j%7tfW  
  { xI~c~KC  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +.X3&|@k  
} ; ,@Elw>^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !ed0  
  { BIT<J5>  
typedef picker < T > result; tpP68)<ns  
} ; 0rc'SEl  
[Fr <tKtB  
下面总的结构就有了: t<+gyAW  
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。 >E>'9@Uh  
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。 qi8~bQ{rH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sT91>'&  
至此链式操作完美实现。 T`Xz*\}Zb  
>~T2MlRux  
[kI[qByf  
七. 问题3 quFNPdP  
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。 q]y{ 4"=5  
SqoO"(1x  
template < typename T1, typename T2 > T lB+ tV>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0'R}'  
  { )N&95\ u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -V||1@ |  
} s6I/%R3  
<"LA70Hkk  
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: B> zQ[e@t  
M|7{ZE`Y  
template < typename T1, typename T2 > 2*zMLI0.  
struct result_2 nB%[\LtZ?  
  { >< Qp%yT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :n oZ p:a  
} ; =Unu>p}2V  
,go$ 6  
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? VQpwHzh  
这个差事就留给了holder自己。 Vv>hr+e  
    *(nu0  
Bo/i =/7%  
template < int Order > ~Ecx>f4nX  
class holder; w.Go]dpK  
template <> bWMb@zm  
class holder < 1 > W1O Y}2kj  
  { JiiYl&#  
public : qn` \g  
template < typename T > $XrX(l5  
  struct result_1 7nbaR~ZV  
  { 4TaHS!9  
  typedef T & result; szy2"~hm  
} ; {CGk9g" `  
template < typename T1, typename T2 > J8DKia|h(  
  struct result_2 smuQ1.b  
  { Oi~.z@@  
  typedef T1 & result; !Ee&e~"  
} ; D*)"?L G  
template < typename T > (}CA?/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "D ivsq^  
  { 0y/P  
  return (T & )r; iM{cr&0  
} #M:Vwn JX  
template < typename T1, typename T2 > ^~m}(6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qWI8 >my11  
  { *BQy$dfE  
  return (T1 & )r1; Aj@t*3  
} _;G|3>5u  
} ; IHe?/oUL"b  
]DI%7kw'  
template <> ;vgaFc]  
class holder < 2 > \B8[UZA.&  
  { *0%G`Q  
public : nsi&r  
template < typename T > X1%_a.=VF  
  struct result_1 6am<V]Hw0F  
  { ]U5/!e  
  typedef T & result; IPlkv{^  
} ; Rhh.fV3  
template < typename T1, typename T2 > =OooTZb:x-  
  struct result_2 'k9 1;T[  
  { o>\epQt~/p  
  typedef T2 & result; rd}|^&e!Dy  
} ; 7 9ZYRm2;  
template < typename T >  lmB+S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O)}5`0@L  
  { =2, iNn  
  return (T & )r; );V.le}%(  
} 5<|X++y}8)  
template < typename T1, typename T2 > w'P!<JaZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h7>`:~  
  { P64< O 5l/  
  return (T2 & )r2; (Bu-o((N@0  
} `HsI)RmX  
} ; f.Ms3))  
I>spJ5ls  
)dI  `yf  
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> >。 e}W|wJ):j@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MrpT5|t  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'E#Bz"T  
 x5W. 3*  
return l(i, j) = r(i, j); <z-+{-?z~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) E% \Ohs7  
>/DlxYG?  
  return ( int & )i; ykG^(.E  
  return ( int & )j; YRJw,xl  
最后执行i = j; -Sj|Y }  
可见,参数被正确的选择了。 x=VLRh%Gvl  
-Deqlaf(  
7cZ(gdQ/  
3[iHe+U(  
~_"/\; 1  
八. 中期总结 UoKXo*W2  
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: Wj31mV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _9"%;:t  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nSh}1Arp/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +:m'  
)zq sn  
" IC0v9  
/}RW~ax  
$rmfE  
Y+_t50 S  
九. 简化 mdukl!_x  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 4$jb-Aw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "9yQDS:  
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: L2^M#G@t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 i 9wk)  
  +-*/&|^等 (Zv/(SE5%  
2. 返回引用。 w;KNS'   
  =,各种复合赋值等 Ct30EZ  
3. 返回固定类型。 ~!TRR .  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  #Up X  
4. 原样返回。 :<>=,`vQD  
  operator, ~> |o3&G{  
5. 返回解引用的类型。 TTzvH;S  
  operator*(单目) O{nM yB  
6. 返回地址。 I]Jz[{~1  
  operator&(单目) D]$X@2A  
7. 下表访问返回类型。 o"@GYc["  
  operator[] t5jZ8&M5]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ayoqitXD?  
  operator<<和operator>> 84u %_4/  
\v[?4 [  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 tJ!s/|u(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V<G=pPC'H  
x6B_5eF  
template < typename Left > h[I~D`q)v  
struct value_return 6$*ZH *  
  { v6`TbIq%  
template < typename T > w-9fskd6e  
  struct result_1 ([L5i&DT  
  { $oU40HA)W]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {9*k \d/;  
} ; UFY_.N~  
*&lNzz5&  
template < typename T1, typename T2 > %vFoTu)2  
  struct result_2 i$!-mYi+Q!  
  { Q,z^eMk'd:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c @~j}(A  
} ; 0NMekVi  
} ; *FrlzIAom  
yUzpl[*e^o  
1lLL9l{UVw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RkuPMs Hw;  
U k*HRudt  
下面我们来剥离functor中的operator() Z 7s (g]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vTY+J$N__  
ffqz :6  
return l(t) op r(t) S8$kxQg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QvN=<V  
return op l(t) R#UcwX}o  
return op l(t1, t2) fd} U l  
return l(t) op yDW$v/j.|  
return l(t1, t2) op ^+20e3 ~Y  
return l(t)[r(t)] {(MC]]'?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _.y0 QkwV  
4tv}V:EO  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: vPA {)l\K  
单目: return f(l(t), r(t)); c3$h-M(jVJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =UW! 7OzC  
双目: return f(l(t)); t^zmv PDK  
return f(l(t1, t2)); dJ}E,rW}  
下面就是f的实现,以operator/为例 $Q cr  
DoA+Bwq@  
struct meta_divide 9dFSppM  
  { o<r|YRzQl  
template < typename T1, typename T2 > PtT=HvP!k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W{!GL  
  { *.]M1  
  return t1 / t2; b7_uT`<  
} ToWtltCD  
} ; rG*Zp7{  
Y}pCBw  
这个工作可以让宏来做: mgxoM|n6  
ufekhj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  mOkf   
template < typename T1, typename T2 > \  DlWnz-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]d|:&h  
以后可以直接用 ;P#c!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xbv  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 5_MqpCL  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) M{ mdh\  
QXcSDJ  
u'BuZF  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 TsB"<6@!AA  
"/&_B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |*+f N8  
class unary_op : public Rettype ZFAi9M  
  { ,@1.&!F4it  
    Left l; "+6:vhP5  
public : W+C@(}pt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]'2;6%. 4  
SCZ6:P"$qX  
template < typename T > VdZmrq;?/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8> -3G  
      { o"a~  
      return FuncType::execute(l(t)); ?zD? -  
    } {T0f]]}Q  
?!:$Z4G  
    template < typename T1, typename T2 >  '9Hah  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D~i m1h;>  
      { {{WA=\N8C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); EGZ F@#N  
    } 5D32d1A  
} ; K5fL{2V?  
IP 9{vk  
u ::2c  
同样还可以申明一个binary_op QKAo}1Pq  
8RfFP\AP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vg0$5@  
class binary_op : public Rettype zIyMq3  
  { <{"]&bl  
    Left l; H~IN<3ko  
Right r; I-QaR  
public : &F*L=Ng  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %6vf~oG  
wm$1LZ8o-`  
template < typename T > FM)Es&p&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YtzB/q8I  
      { gdu8O!9)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [=63xPxs.  
    } }T}9AQ}|  
`Eijy3>h  
    template < typename T1, typename T2 > T w!]N%E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >0W:snNK  
      { !8Rsz:7^-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vT#$`M<  
    } X5|<qu  
} ; @C]Q;>^|  
QeK@ ++EVc  
$R'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 cZ@z]LY.g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q!%4Iq%jr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "t-u=aDl-.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 b#:Pl`n6u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :jol Nl|a  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /$ -^k[%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vakAl;  
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) b>B.3E\Pc  
下面是修改过的unary_op dc .oK4G}  
'8Q:}{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1kG{z;9  
class unary_op jb!R  
  { 6[dLj9 G%  
Left l; Kd?TIeFE  
  G\y:O9(  
public : qH3|x08  
~VRt 6C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *nv%~t   
7gLN7_2  
template < typename T > C6=P(%y  
  struct result_1 _Ra$"j  
  { Vt {uG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H8V${&!ho  
} ; _%M5 T  
9!u=q5+E  
template < typename T1, typename T2 > |a(%a43fC  
  struct result_2 wF +9Iu  
  { tFY;q##z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >IL[eiiPG  
} ; ,X[l C\1a  
Z'P>sV  
template < typename T1, typename T2 > |mSFa8G@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /kl41gx  
  { q K sI}X~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \GL!x 7s1A  
} y#4f^J!V  
'l%b5:  
template < typename T > qno8qF*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1}moT#  
  { ?R7>xrp5  
  return OpClass::execute(lt(t)); xQ[~ c1  
} ZfPWH'P  
ionFPc].  
} ; Sn I-dXNF  
1@&i ju5  
?onaJ=mT  
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 He#5d!cf:M  
好啦,现在才真正完美了。 xz-z" 8d  
现在在picker里面就可以这么添加了: EJM6TI"  
gWxpGW^eZ~  
template < typename Right > MZyzc{c,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "f/Su(6{0  
  { 5'JONw'\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Qi 3di  
} or?@Ti;  
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。 Vv"JN?dHi  
f^P:eBgpx  
Uxla,CCp-  
_Eus<c  
82S?@%}#J  
十. bind FT*OF 3  
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。 ,_STt)  
先来分析一下一段例子 ,]1oG=`3v  
^sLnKAN  
Md~% e'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Q\pTyNAYn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YVzcV`4w(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DAZzc :1Aj  
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。 6}Se$XMl  
我们来写个简单的。 O~E6"v Q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [D8u.8q  
对于函数对象类的版本: Q}pnb3J>T  
V'kCd4  
template < typename Func > ^hG Y,\K9  
struct functor_trait _0~WT  
  { ]}KoW?M  
typedef typename Func::result_type result_type; aR3R,6ec  
} ; f}jo18z%  
对于无参数函数的版本: 'hTA O1n8  
s:_M+_7_  
template < typename Ret > 6`/nA4S4.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n|t?MoUP  
  { mlIX>ss|7B  
typedef Ret result_type; wA@y B"  
} ; c4]/{!4 Q  
对于单参数函数的版本: "A_,Ga  
]2^tV.^S^  
template < typename Ret, typename V1 > \E9Hk{V:6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +Dg%ec  
  { XCQS_'D  
typedef Ret result_type; 0* G5Vd  
} ; !1i(6?~#4  
对于双参数函数的版本: 9}~WwmC|x  
c$X0C&m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BXNt@%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >d.o1<  
  { ``%uq)G=D  
typedef Ret result_type; W<J".2D  
} ; aBo8?VV]8  
等等。。。 ]_cBd)3P}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ")J\} $r  
Ix+===6  
template < typename Func > Y^zL}@  
struct func_return G k'j<a  
  { 2_^{Vez@I  
template < typename T > SfKm]Z>Hp  
  struct result_1 d>ltL`xn  
  { %9|}H [x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p&B c<+3e  
} ; jft%\sY  
e-$ U .cx  
template < typename T1, typename T2 > %+PWcCmn  
  struct result_2 J. ]~J|K  
  { : K%{?y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9fk@C/$  
} ; #[.vfG  
} ; tBDaFB  
w]Q0}Z  
czMu<@c [  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bFivHms  
8.Q;o+NU  
template < typename Func, typename aPicker > R5`"~qP-  
class binder_1 %s.hqr,I  
  { Ql1HaC/5)-  
Func fn; /:]`TlAb,  
aPicker pk; 'r KDw06/  
public : g.AMCM?z  
)@-v6;7b0  
template < typename T > RX-qL,dc  
  struct result_1 UQGOCP_  
  { "][MCVYP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UjmBLXz@T  
} ; ]X:{y&g(  
4::>Ca^{  
template < typename T1, typename T2 > @Y/PvS8!  
  struct result_2 IR*g>q  
  { goYRA_%cX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U.7;:W}c  
} ; X~/hv_@  
EJ$-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =bJj;bc'5  
#;Yn8'a~  
template < typename T > 3"2 8=)o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5):2;hk  
  { l_ycYD$ZA  
  return fn(pk(t)); O34'c_ fZ  
} ~#X,)L{y7v  
template < typename T1, typename T2 > iI_ad7,u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l3Vw?f   
  { 8 *@knkJ  
  return fn(pk(t1, t2)); s1,kTde  
} <8U qV.&  
} ; VGbuEC[Y  
_ Je k;N  
;p~&G"-C`  
一目了然不是么? eySV -f{  
最后实现bind DKV^c'  
$gi{)'z  
v#iKa+tx  
template < typename Func, typename aPicker > x:TBZh?@$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F...>%N$  
  { (mq 7{ ;7y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); JpVV0x/Q/_  
} 2ql7*g?Uq@  
+P C<#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K&(}5`H0=  
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。 "y R56`=  
9/$D&tRN  
十一. phoenix wAHW@q9CK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]=A=VH&  
28l",j)S  
for_each(v.begin(), v.end(), ],ow@}  
( ,BM6s,\  
do_ 9*!C|gC9Ia  
[ 3VJoH4E!6  
  cout << _1 <<   " , " \0%)eJ  
] q7}$F]UM"  
.while_( -- _1), "hRw_<  
cout << var( " \n " ) vkmTd4g  
) .lMIJN&/  
); zh5{t0E}C  
. e2qa  
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: Hu$]V*rAG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor >S /Zd  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &*TwEN^h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: du2q6"  
@;>TmLs  
uVoM2n?D%^  
template < typename Cond, typename Actor > 5MJ`B: He+  
class do_while w7Nb+/,sg  
  { .Z=D|&!  
Cond cd; WeGT}  
Actor act; L]{ 1"`#  
public : A8JEig 3Ix  
template < typename T > 7p"" 5hw  
  struct result_1 s&S8P;K|  
  { wyO@oi Vn  
  typedef int result_type; XAuB.)|  
} ; Ya] qo]  
b&uo^G,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <Sn5ME<*  
azMrY<  
template < typename T > }G$rr.G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zGFo -C  
  { 0dhJ# [Y  
  do ZOl =zn  
    { 9OB[ig  
  act(t); 2#Fc4RR;  
  } Tfc5R;Rw  
  while (cd(t)); {.9phW4Vr?  
  return   0 ; jRXpEiM  
} y4`<$gL   
} ; >So)KB  
 eWO^n>Y  
[T', ZLR|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ocwRU0+j  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 R4,j  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 h'wOslyFa  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 YIA}F1:  
下面就是产生这个functor的类: wC@5[e$  
2Mx9Kd'a r  
+r)'?zU  
template < typename Actor > W(9fCDO;  
class do_while_actor ToIvyeFr  
  { a pqzf  
Actor act;  $3](6  
public : ?4=8z8((!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D%cWw0Oq  
o uKID_ '  
template < typename Cond > HxJKS*H;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qPdNI1 |  
} ; -X(%K6{  
EzY?=<Y(  
=?UCtYN,P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~~ ]/<d  
最后,是那个do_ GDC`\cy  
WAiEINQ^)  
{Q8DPkW  
class do_while_invoker .E|Hk,c9  
  { yEUFK  
public : bL 5z%bV  
template < typename Actor > Sv.z9@S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :bMCmY  
  { "iE9X.6NMu  
  return do_while_actor < Actor > (act); -bSe=09;S|  
} tYyva  
} do_; 2X2,( D!  
GP ;c$pC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \s Fdp!M}2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N1WP  
最后来说说怎么处理break和continue j.4oYxK!s/  
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。 #V[ ?puE@  
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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