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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @^GI :z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a)I>Ns)  
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, uvJ&qd8M  
dA<_`GFR  
JL>DRIR%NV  
uPE Ab2u="  
  class filler p{+F{e  
  { 8C@6 b4VK  
public : f,ZJFb98  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} M{SJ8+G  
} ; ]dgi]R|`  
+ WT?p]  
VCwC$ts  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Yv0y8Vz@  
?Ezy0>j  
wN^^_  
Ao#bREm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); { SDnVV  
C_yNSD  
oDayfyy4y)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .&I!2F  
b_7LSp  
~(B%E'  
N1 sdWXG  
二. 战前分析 W }v ,6Oe  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c'mg=jH  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \:+ NVIN  
=woP~+  
dI>cPqQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bh#6yvpMR  
  /* --------------------------------------------- */ db&!t!#,  
vector < int *> vp( 10 ); \S&OAe/b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %(]B1Zg6,  
/* --------------------------------------------- */ ?bg /%o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |<O^M q  
/* --------------------------------------------- */ &eqqgLz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w9n0p0xr<  
  /* --------------------------------------------- */ T(Bcp^N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); J'tJY% `  
/* --------------------------------------------- */ T#i~/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <":83RCS  
.gt;:8fw{  
oTx>oM,  
HLQ> |,9  
看了之后,我们可以思考一些问题: DiGHo~f  
1._1, _2是什么? T3LVn<Lm\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *`LrvE@t  
2._1 = 1是在做什么? JSmg6l?[u  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Ql9>i;AGV  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 1_l)$"  
pF9WKpzE  
u:tcL-;U  
三. 动工 ei"c|/pO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [j0jAl  
Q2:r WE{K!  
%oquHkX%OJ  
%UhLCyC/  
template < typename T > )u4=k(  
class assignment 2%9L'-  
  { U"oHPK3"TA  
T value; $yq76  
public : W; os4'h$  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4bL? V^@7  
template < typename T2 > 2##mVEo.(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jbUg?4k!  
} ; (bpRX$is  
;C=V -r  
eW8{ ],B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9U4[o<G]=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z9q4W:jyS  
.mcohfR  
=e0MEV#s.  
C'{B  
  class holder Zsmv{p  
  { N9s.nu  
public : qk>SM| {  
template < typename T > h9!4\{V;h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [9j,5d&m  
  { 2|] <U[  
  return assignment < T > (t); Qr7|;l3  
} ,4 q^(  
} ; _wX(OB  
3<N2ehi?  
{v|ib112;  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: F!Cn'*  
og~a*my3  
  static holder _1; 3x 7fa^umR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5rc3jIXc{|  
o iC@ /  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !&3"($-U3G  
而不用手动写一个函数对象。 fY?:SPR+  
EyA(W;r.  
qR_Np5nHF  
Fy!s$!\C0  
四. 问题分析 9_.pLLx  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %M/L/_d  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <|]i3_Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 p$= 3$I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j]` hy"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~D`R"vzw=  
uFhPNR2l  
五. 问题1:一致性 jTZi< Y:bB  
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?| 9j5|o([J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 GoH.0eQ^  
q?)5yukeF  
struct holder aY;34SF  
  { x]?V*Jz  
  // vu}U2 0@  
  template < typename T > !0UfX{.  
T &   operator ()( const T & r) const ;l<Hen*  
  { 49O_A[(d  
  return (T & )r; =<)/lz] H  
} cKOXsdH?SL  
} ; /u`Opv&I  
59v=\; UI  
这样的话assignment也必须相应改动: V pzjh,r-j  
YC<FKWc  
template < typename Left, typename Right > w5rtYT I  
class assignment 6c27X/'Z  
  { 2PUB@B' +  
Left l; wZbT*rU  
Right r; $sZ4r>-  
public : SG&H^V8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f)gV2f0t  
template < typename T2 > Eza^Tbq%j?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AE`UnlUSF  
} ; e%4vvPp  
{f*{dSm9b  
同时,holder的operator=也需要改动: |2 =w":2#  
(~! @Uz5  
template < typename T > 7;C~>WlU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .y_~mr&d  
  { )"|wWu  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nD>X?yz2  
} :_2:Fh.}3~  
oL }d=x/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 HU|qeSyel  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N~or.i&a  
odJE~\\hw  
return l(rhs) = r; 7}~nQl2  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .x/H2r'1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'O9Yu{M  
DYC2bs>  
template < typename Tp > 3m2y<l<  
class constant_t dl |$pm@x  
  { h.Sbds  
  const Tp t; T nyLVIP  
public : dVGcth;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z=%u:K}[  
template < typename T > K|6}g7&X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uC#] F@  
  { V:+vB "  
  return t; 0"+QWh  
} YnDaB px  
} ; MrOtsX  
^L Xr4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V\FlKC   
下面就可以修改holder的operator=了 f`\J%9U_O  
eecIF0hp  
template < typename T > &9.3-E47*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5GPAt  
  { Vhb~kI!x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F8{T/YhZ  
} 66+]D4(k  
9)j"|5H  
同时也要修改assignment的operator() J4iu8_eH!D  
<Nc9F['&#  
template < typename T2 > *laFG <;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wLt0Fq6QG  
现在代码看起来就很一致了。 99]s/KD2yb  
KVViTpZ  
六. 问题2:链式操作 y^kC2DS   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a{%EHL,F  
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。 U~c9PqjZ  
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。 ?V_v=X%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。 F^TOLwix  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G4#Yz6O  
-~lrv#5Q  
template < typename T > !VrBoU4<d  
struct result_1 !}1l8Y  
  { R_Bf JD.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =FFs8&PKys  
} ; rfZg  
^BI&-bR@  
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: N5k9o:2  
]x3 )OjH  
template < typename T > 0&r}'f ?  
struct   ref XoMgb DC  
  { HBk5 p>&  
typedef T & reference; Z vyF"4QN  
} ; *0'{ n*>  
template < typename T > qzo)\,  
struct   ref < T &> ?q5HAIZ`  
  { #SD2b,f  
typedef T & reference; HDu|KW$o1  
} ; )coA30YR  
6jl{^dI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pMp@W`i^6  
}JT&lyO< b  
template < typename T > pBQ[lPCY/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F1`mq2^@  
  { X&K,,C  
  return l(t) = r(t); :b#5 cMUe  
} ~n/:a  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 K:pG<oV|}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1'B=JyR~K  
:n x;~f  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 SBw'z(U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C{ Z*5)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (hv}K*c{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R/^;,.  
最后的布局是: o9v9 bL+X  
                Add ~i}/  
              /   \ DFGgyFay  
            Divide   5 -**fT?n  
            /   \ ~<osL  
          _1     3 %u]>K(tU  
似乎一切都解决了?不。 !W=2ZlzS  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 vha@YPC=  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 A {')  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: I+Fr#1  
\}Pr!tk!  
template < typename Right > i'#%t/ u  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8mX:*$qm:  
Right & rt) const Io_7  
  { >rh<%55P`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %g4)f9>  
} (Pt*|@i2c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _&xkj8O  
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。 fAvB!e  
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。 HlX7A 1i/  
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。 ACgWT  
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。 &0-Pl.M  
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? _'s5FlZq  
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: \z2d=E  
dBW#PRg  
template < class Action > ['0^gN$:e  
class picker : public Action IRI<no  
  { c;R .rV<  
public : uYc&Q$U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Zo,]Dx  
  // all the operator overloaded #8bI4J{dE  
} ; GuJIN"P]  
$I /RN  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )/tdiRpn  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: yXc@i)9w3  
Ob -k`@_|  
template < typename Right > )v.\4Q4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NW Pd~l+  
  { .GPuKP|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h3A|nd>\  
} rX&?Xi1JeV  
`P9%[8`C 9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c<qJs-C4;  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6IM:Xj  
P99s   
template < typename T >   struct picker_maker VH.}}RS%  
  { ^EKf_w-v  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  N/AP8  
} ; );x[1*e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :SpPT  
  { !myF_cv}'  
typedef picker < T > result; `3F/7$q_  
} ; 9M-/{D^+<  
sk`RaDq@;  
下面总的结构就有了: ,u>K##X\  
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。 -QP1Se*#  
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。 u+e.{Z!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ) $I"LyK)  
至此链式操作完美实现。 ~bJ*LM?wOP  
gJBk&SDgtP  
R )e^H  
七. 问题3 885 ,3AdA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 CB?H`R pC.  
(fWQ?6[  
template < typename T1, typename T2 > y]f| U-f:~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const px_%5^zRQ  
  { BRMR> ~k(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *r]#jY4qx  
} ~wRozV  
[ x|{VJ(h  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &,`P%a&k  
Aaix? |XN  
template < typename T1, typename T2 > OAz -w  
struct result_2 h%@#jvh?4  
  { T?FR@. Rm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n?A;'\cK  
} ; "mkTCR^]e  
,cFp5tV$  
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? (tP^F)}e5  
这个差事就留给了holder自己。 o>Z+=&BZ@a  
    $(%t^8{a~G  
yh Ymbu  
template < int Order > gG=E2+=uy  
class holder; \7,'o] >M-  
template <> v|mZcAz  
class holder < 1 > c}FZb$q#  
  { Yt;.Z$i ,  
public : |4a#O8d  
template < typename T > lL:J:  
  struct result_1 I^6zUVH  
  { Q}jl1dIq  
  typedef T & result;  ?2b9N~  
} ; wA}+E)x/C  
template < typename T1, typename T2 > .oo>NS  
  struct result_2 !xK`:[B  
  { e: :H1V  
  typedef T1 & result; Nm=W?i  
} ; oMi"X"C:q  
template < typename T > 4%k_c79>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "2bCq]I0  
  { ,*Yu~4  
  return (T & )r; }KHdlhD  
} <kmn3w,vi  
template < typename T1, typename T2 > w~g)Dz2G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `4 A%BKYB  
  { 6y9#am?  
  return (T1 & )r1; ToVm]zPOUt  
} @YTZnGG*  
} ; Io&F0~Z;;(  
5q?ZuAAA  
template <> b=+'i  
class holder < 2 > ?o9g5Z  
  { /P0%4aWu=  
public : H;$OCDRC  
template < typename T > |ldRs'c{  
  struct result_1 ,#r>#fi0  
  { ""ICdZ_A  
  typedef T & result; I.\fhNxHY  
} ; #SRGVa`x  
template < typename T1, typename T2 > ZOG6  
  struct result_2 ]f q.r  
  { j{9sn,<:  
  typedef T2 & result; x AD:Z "  
} ; nV%1/e"5  
template < typename T > BS;_l"?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b#^UP  
  { ; ,]T|> M  
  return (T & )r; j xr~cp?4  
} |L4K#  
template < typename T1, typename T2 > :- ydsR/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _S#uxgL<  
  { }4kd=]Nk  
  return (T2 & )r2; b^\u P  
}   Hs8c%C  
} ; |}\et ecB  
,!3G  
>T4.mB7+>  
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> >。 :d-+Z%Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Nd*zSsVlq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: M:qeqn+  
,xrXby|R"  
return l(i, j) = r(i, j); P-VK=Y1q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 969*mcq'  
_*+ 7*vAL  
  return ( int & )i; %@5f+5{i!z  
  return ( int & )j; Qe=!'u.nL  
最后执行i = j; `|;R}"R;  
可见,参数被正确的选择了。 ;K0kQ<y-Y  
<w.W[ak  
V 3-5:z  
b$+.}&M  
0Q=4{*:?  
八. 中期总结 A5zT^!`[  
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: 'tp1|n/1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tm(.a ?p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O s@ d&wm  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Bls\)$  
t+5JIQY>  
RJ1 Q.o  
V7!x-E/  
C9U~lcIS  
*S_eYKSl  
九. 简化 E3y"  
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。 m0W5Ogk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1+PLj[;jJ:  
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: <DCrYt!1}c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :grJ}i-D  
  +-*/&|^等 Ex~[Hk4ow  
2. 返回引用。 u~6`9'Ms  
  =,各种复合赋值等 TDdFuO'}  
3. 返回固定类型。 b}p0&%I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }\B`tAN  
4. 原样返回。 'QjX2ytgX  
  operator, 7^h?<X\  
5. 返回解引用的类型。 *Y6BPFE*4  
  operator*(单目) "*WzoRA={  
6. 返回地址。 =m=`|Bn  
  operator&(单目) Pm6/sO  
7. 下表访问返回类型。 wGE:U`  
  operator[] Aq}]{gfQ1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 C XZm/^  
  operator<<和operator>> n0kBLn  
-82Rz   
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。 zo&'2I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _H|x6X1-  
|<P]yn  
template < typename Left > `AeId/A4n  
struct value_return `(<XdlOj  
  { ?ZDXT2b~~  
template < typename T > pm,&kE  
  struct result_1 ,L^eD>|j5  
  { b;O]@kBB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |r!G(an1x4  
} ; *?7Ie;)  
DF/p{s1Y3  
template < typename T1, typename T2 > s"<k) Xi  
  struct result_2 J_OIU#-B  
  { el39HB$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dy;Ue5  
} ; C".&m  
} ; ZJ@M}-4O1  
#[C |%uq  
.G#S*L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a1B_w#?8  
0n|op:]BHM  
下面我们来剥离functor中的operator() &Jv j@,>$d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wX" 6 S:  
5zX;/n~  
return l(t) op r(t) /i$E|[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &aldnJ  
return op l(t) /pZLt)=P  
return op l(t1, t2) gX5I`mm  
return l(t) op dU\,>3tG  
return l(t1, t2) op V6?ku6k  
return l(t)[r(t)] $%"i|KTsv:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1 e1$x@\\  
IL?3>$,  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v{^_3 ]  
单目: return f(l(t), r(t)); wP- pFc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8MGtJ'.  
双目: return f(l(t)); ~cVFCM  
return f(l(t1, t2)); deHhl(U;  
下面就是f的实现,以operator/为例 DTk)Y-eQ  
\T'uFy9&a  
struct meta_divide 11}X2j~Ww  
  { W~k"`g7uu  
template < typename T1, typename T2 > o-Pa3L=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ge9j:S{  
  { K?,eIZ{.S  
  return t1 / t2; \@vR*E  
} ")"VQ|$y  
} ; 2@@OjeANsX  
LX'.up11X5  
这个工作可以让宏来做: *g]q~\b/;  
z;@;jQ7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  pI|Lt  
template < typename T1, typename T2 > \ uuHR!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X90VJb]  
以后可以直接用 -z./6dQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o {Sc  
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 \:]Clvc  
(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。。。) VG^*?62  
q3adhY9|)0  
?Ko)AP  
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 :t-a;Q;  
|gM|>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $]K gs6=r  
class unary_op : public Rettype Ol6jx%Je`  
  { os|8/[gT  
    Left l; kB {  
public : o8.KakrPP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0m $f9b|Q?  
^A dHP!I  
template < typename T > O%;H#3kn&s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %eB0 )'  
      { y{+$B Y$_  
      return FuncType::execute(l(t)); :2iNw>z1  
    } ,3 &XV%1  
X@|'#%  
    template < typename T1, typename T2 > 2%i_SX[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G=/a>{  
      { a7s+l=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l5QH8eNwME  
    } z^$DXl@)h  
} ; Yb\t0:_  
wl1i @&9  
htX;"R&  
同样还可以申明一个binary_op DW&%"$2  
CRf!tsj@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .|iMKRq  
class binary_op : public Rettype iZ % KHqG  
  { "{1`~pDj?  
    Left l; 8TGO6oY+=  
Right r; V TQ V]>|  
public : UjxEbk5>^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8+K=3=05#U  
v7&oHOk!  
template < typename T > ["Mq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Kkw$aQI"d  
      { Z&9MtpC+N3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1$T;u~vg  
    } k=1([x  
 al/Mgo  
    template < typename T1, typename T2 > 9o5W\.A7[D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ef8_w6i  
      { P,U$ X+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =lY6v -MBw  
    } BH6)`0&2*N  
} ; qniP`P4E  
IZ+kw.6e  
V}gP'f07zy  
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 BK`NPC$a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JLo'=(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4j^-n_T  
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。 4.il4Qqy}i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .XDY1~w0  
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。。。 yN}upYxp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FN jT?*  
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) Cq\1t  
下面是修改过的unary_op !wP |t#Sc9  
=OY&;d!C  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z{XN1'/V  
class unary_op &c!d}pU}  
  { \1|]?ZQ\K  
Left l; aK>5r^7S  
  !kCMw%[  
public : b-4g HW  
ZslH2#   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k\->uSU9  
V6l~Aj}/  
template < typename T > :'1UX <&B  
  struct result_1 lO=+V 6  
  { MO}J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; dQP7CP  
} ; }?[^q  
74f3a|vx/  
template < typename T1, typename T2 > GjTj..G/  
  struct result_2 Pf,S`U w;  
  { s&(,_34  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &%J+d"n(  
} ; +LBDn"5  
$p_FrN{  
template < typename T1, typename T2 > T.ZPpxY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >! u@>  
  { BCnf'0q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F>N3GPRl  
} &G63ReW7 @  
"s-e)svB  
template < typename T > <3?T^/8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ce&nMgd~  
  { o=/Cje  
  return OpClass::execute(lt(t)); Twqkd8[  
} [t)omPy<c  
W5'07N^  
} ; V[E7 mhqy  
6 0C;J!D  
:CH*~o  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \1` L-lz  
好啦,现在才真正完美了。 <(|No3jx  
现在在picker里面就可以这么添加了: }m '= _u  
oh%kuO T[  
template < typename Right > aJh=4j~.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const x0t&hY>P!  
  { [s1Hd~$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >| d^  
} +a'QHtg  
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。 ZHPsGHA  
TTNgnP  
-KzU''  
/cmnX'z  
 $^&SEz  
十. bind _W@SCV)yH  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7lP3\7wD@9  
先来分析一下一段例子 fwR3=:5~  
/t "p^9!^  
G'|Emu=4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M :m-iX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [,GXA)j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p)  x.Y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 b0\'JZ  
我们来写个简单的。 sy^k:y?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &p?Oo^  
对于函数对象类的版本: H<$.AC\zn  
G5^gwG+  
template < typename Func > WZ.d"EE"  
struct functor_trait >v4k_JX  
  { GPqF>   
typedef typename Func::result_type result_type; V<} ^n  
} ; 9&'I?D&8  
对于无参数函数的版本: , N :'Z  
apW0(&\  
template < typename Ret > [V#"7O vl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q:iW k6  
  { 4SG22$7W  
typedef Ret result_type; C:tA|<b|  
} ; P\ yt!S2  
对于单参数函数的版本: E)(`Z0  
] o!#]]   
template < typename Ret, typename V1 > j/zD`yd j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  ]Ll <  
  { =k4yWC5-  
typedef Ret result_type; /Vpd*obMB  
} ; Z_%}pe39B  
对于双参数函数的版本: DSwF }  
h]Zc&&+8{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $s2-O!P?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Z$R2Z$f  
  { {HqwpB\@  
typedef Ret result_type; Df_W>QC  
} ; ? Azpb}#  
等等。。。 (vIrXF5Dnj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I3Sl>e(Z  
 1fbd/-h  
template < typename Func > fgxsC7P$  
struct func_return c$f|a$$b   
  { ixJUq o  
template < typename T > -_jV.`t  
  struct result_1 ;F&wGe  
  { kO<`RHlX=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mRCgKW<  
} ; R|Ft@]  
=#XsY,r  
template < typename T1, typename T2 > A!v-[AI[  
  struct result_2 TJtW?c7  
  { @S~'m;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }iy`Ko+B"b  
} ; $ql-"BB  
} ; _ED1".&#f  
(.,E6H|zI  
- Pz )O@ ;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )Jx!VJ^Y  
@ ADY?  
template < typename Func, typename aPicker > u)P$xkf  
class binder_1 3&*0n^g  
  { rL URP2~  
Func fn; y? [*qnPj  
aPicker pk; T[)) ful  
public : Zn3iLAPBX  
QnxkD)f*0  
template < typename T > gb:Cc,F,%  
  struct result_1 K/[v>(<  
  { 4~a0   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pyi PhOJe  
} ; \3q{E",\>@  
m@JU).NKCS  
template < typename T1, typename T2 > !W:QLOe6F  
  struct result_2 KGUpXMd^Z  
  { v>3ctP {  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rOY^w9!  
} ; <YL\E v/[  
kyJv,!};  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} wrG*1+r  
#)R;6"  
template < typename T > }jU{RR%6B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &3{:h  
  { :kZ2N67  
  return fn(pk(t)); p!'wOThO`  
} z@y* jT  
template < typename T1, typename T2 > $#4z>~0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [v-?MS  
  { 6@2p@eYo  
  return fn(pk(t1, t2)); af{;4Cr  
} !W$3p'8Tu  
} ; K=sQ_j.&Z  
|iM*}Ix-  
?vRz}hiy  
一目了然不是么? Z-4A`@p  
最后实现bind j~DoMP5Ls  
pq5)Ug  
w]yLdfi!  
template < typename Func, typename aPicker > !xo@i XL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \)BKuIP  
  { @=wAk5[IN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 54F([w  
} 8zj09T[  
B_5q}Bp<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Wr)% C  
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。 >mF`XbS  
8KWT d  
十一. phoenix `?JrC3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #<'/s qL  
Rl5}W\&  
for_each(v.begin(), v.end(), N#.IpY'7Ze  
( `ss]\46>  
do_  NkO$ M  
[ (f#W:]o/  
  cout << _1 <<   " , " <i`EP/x  
] c<&+[{|  
.while_( -- _1), .h+<m7  
cout << var( " \n " ) ObM5vrEk|  
) z5'VsK:  
); WgPL4D9=  
 7/7A  
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: Wq{'ZN  
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 0[3b,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1}jE?{V*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XVv7W5/q]  
s?Q`#qD  
]}v`#-Px(  
template < typename Cond, typename Actor > rW\~sTH  
class do_while !Rb7q{@>  
  { iBUf1v  
Cond cd; T[Gz  
Actor act; 6  09=o+  
public : }= <!j5:  
template < typename T > RTl7vzG  
  struct result_1 NZlJ_[\$C  
  { q',a7Tf:  
  typedef int result_type; 8%xtb6#7M  
} ; [2\`Wh:%P  
!-MG"\#Wq  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9q8 rf\&  
|x5 w;=  
template < typename T > W' 2)$e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S'@"a%EV  
  { kT$4X0}  
  do Cn`% *w  
    { 4x C0Aw  
  act(t); *E. 2R{  
  } e@,L~ \  
  while (cd(t)); Fk9(FOFg  
  return   0 ; /Cg/Rwl  
} F 1zc4l6  
} ; 9MYt4  
3p4bOT5  
b5)>h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i{e<kKh  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 (Iq\+@xE=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 33;|52$  
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。 ;q^YDZ'  
下面就是产生这个functor的类: kXjpCtCu  
G/ ^|oJ/G  
AMm O+E?  
template < typename Actor > #&5\1Qu  
class do_while_actor r=[}7N  
  { 9=}/t9k  
Actor act; &GZR-/  
public : O~Fk0}-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :YI>AaYWDO  
9(PFd%  
template < typename Cond > a #0{tZd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h n ]6he  
} ; =lmh^**4  
JR>B<{xB  
.z4FuG,R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !*ucVv;  
最后,是那个do_ )I$Mh@F  
O0l;Qi  
ixH7oWH#  
class do_while_invoker K*}j1A  
  { "nefRz%j+  
public : ge?ymaU$a  
template < typename Actor > R 1b`(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KWH  
  { Arv8P P^'  
  return do_while_actor < Actor > (act); !'MD8  
} nc{ <v  
} do_; 1e+?O7/  
1&As:kv5I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 3//v{ce1]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N}h%8\  
最后来说说怎么处理break和continue K;ML'  
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。 t8+93,*B  
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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