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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @sXFu[!U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j;x()iZ<  
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, UK`A:N2[  
*MF9_V)8V  
gGqrFh\  
p|UL<M9{a]  
  class filler 6r7>nU&d  
  { 8tvmqe_G  
public : ZsGvv]P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (Wzp sDte  
} ; > A#5` $i  
Lp`.fn8Ln  
WhPP4 #  
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: J8|MK.oD  
Daf|.5>(@  
:uL<UD,vu3  
MJn-] E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _k84#E0  
O&%'j  
r924!zdbR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %L|fTndKH  
U,<m%C"  
l.YE@EL  
fHt\KP  
二. 战前分析 =C %)(|  
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。 bQ< qdGa  
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 <'y<8gpM  
}\4yU=JP K  
AGhenDN V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *X5)9dq  
  /* --------------------------------------------- */ Pz4#>tP  
vector < int *> vp( 10 ); 6F\ 6,E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V&mkS  
/* --------------------------------------------- */ I16FVdUun4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yR[6s#F/h  
/* --------------------------------------------- */ ]4:QqdV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K.tNV{OL  
  /* --------------------------------------------- */ uU  d"l,V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dwj?;  
/* --------------------------------------------- */ |k a _Zy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $H:!3 -/  
?d')#WnC  
.jrNi=BP*  
J,W<ha*  
看了之后,我们可以思考一些问题: <z Gh}.6v  
1._1, _2是什么? *A-_*A  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \aSP7DzqQ  
2._1 = 1是在做什么? i'Y8-})  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 n,I3\l9  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ly0R'4j \  
An2 >]\L  
]jT}]9Q$  
三. 动工 a~}q]o?j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U}92%W?  
8ud12^s$  
>%/x~UFc5  
Tigw+2  
template < typename T > tE*BZXBlm  
class assignment ;zCUx*{  
  { 8SRR)O[)}  
T value; eORXyh\K  
public : ~nZcA^b#DQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} g`fG84  
template < typename T2 > 6w.E Sm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G e;67  
} ; ==Gc%  
}[0nTd  
wAh]C;+{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =VC18yA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SYJO3cY  
"@ >6<(Ki  
+pd,gG?dW  
X[tt'5  
  class holder s-p)^B  
  { HxI6_>n^I  
public : J4bP(=w!  
template < typename T > A?R`~*Q5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 91OxUVd  
  { 2z>-H595az  
  return assignment < T > (t); %=**cvVy  
} zlMh^+rMX  
} ; .n:Q~GEL  
sXVl4!=l6  
\Vc[/Qp7Bb  
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: rr# nBhh8  
9r%fBiSk  
  static holder _1; t]K20(FSN  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oR#W@OK@is  
}:8}i;#M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U>tR:)  
而不用手动写一个函数对象。 $;v! ,>  
?(ORk|)kU  
Zue3Z{31T  
OP/DWf  
四. 问题分析 JFv70rBe  
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。 $dfc@Fn^x  
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。 T//xxH]w-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kn3w6]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RELNWr  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <4rnOQ:  
p)biOG  
五. 问题1:一致性 {-A|f  
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?| $dM_uSt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BN*:*cmUl  
[f+wP|NKL  
struct holder K0w}l" )A  
  { =O}I{dNKZV  
  // ^0]0ss;##R  
  template < typename T > `gSMb UgF  
T &   operator ()( const T & r) const }rQQe:{]B  
  { 8D.c."q  
  return (T & )r; 5CK+\MK  
} A f'&, 1=q  
} ; ~5 6&!4  
)>@S8v,(  
这样的话assignment也必须相应改动: ]_ C"A  
ns~]a:1yh  
template < typename Left, typename Right > ?%3dgQB'  
class assignment i1evB9FZ1z  
  { Sk{skvd;  
Left l; bPVk5G*ruP  
Right r; 461g7R%r  
public : qU26i"GHp  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v_KO xV:<`  
template < typename T2 > _[rFnyC+0V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } { ^o.f  
} ; $+j1^  
 X}(s(6  
同时,holder的operator=也需要改动: 4/ ` *mPW  
&S4*x|-C&  
template < typename T > Fk=SkS ky  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;nSF\X(;{  
  { 7z? ;z<VJ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |d0ZB_ci  
} B*tYp  
E2DfG^sGV  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 YR'F]FI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l'I:0a 4T  
)<5k+O~  
return l(rhs) = r; C0N :z.)4  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 L:HvrB~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (z sG!v  
J~%43!X\K  
template < typename Tp > Jc":zR@5  
class constant_t O9daeIF0#  
  { WW:G( \`  
  const Tp t; ^ ]9K>}  
public : ///Lg{ ie  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 96w2qgc2  
template < typename T > bK:U:vpYm  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const A8f.h5~9  
  { [9 MH"\  
  return t; <vcU5 .K.  
} 2E }vuw=c  
} ; *2 Pr1U  
aL1%BGlmZ<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 - l X4;  
下面就可以修改holder的operator=了 1$b@C-B@g  
i q`}c |c  
template < typename T > L-+g`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6R45+<.  
  { }AS?q?4?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); {+9RJmZg  
} )Qb,zS6  
i~h@}0WR"  
同时也要修改assignment的operator() z}E_ wg  
y#'hOSR2  
template < typename T2 > )$]lf }  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4r(0+SO  
现在代码看起来就很一致了。 o 2 ng  
\Th<7WbR6#  
六. 问题2:链式操作 y,5qY}P+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wPg/.N9H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /\%<VBx ?q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rZ?:$],U!  
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。 '3S~QN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7^><Vh"qV  
6]v}  
template < typename T > Db"mq'vT  
struct result_1 %:aXEjm@  
  { 3}nk9S:jr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?%5VaxWJ  
} ; ,D{7=mDVm  
X,Na4~JO(  
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: ;M?)-dpZ  
]FCP|Jz  
template < typename T > rpKZ>S|7+)  
struct   ref nJe}U#  
  { =zFROB\  
typedef T & reference; AJ7w_'u=@  
} ; %)j&/QdzF&  
template < typename T > ?4':~;~  
struct   ref < T &> CyIlv0fd}  
  { FMdu30JV  
typedef T & reference; ! AwMD  
} ; =Pv_,%  
~ *&\5rPb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y?OP- 27y  
7IxeSxXH  
template < typename T > "0HUaU,e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JY  
  { ZR!8hw8  
  return l(t) = r(t); `=Ip>7T&  
} )'kpO>_G  
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。 _V$'nz#>e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4<Vi`X7[F  
[[|#}D:L  
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 9w-\K]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *?<N3Rr*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -+ByK#<%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j !*,(  
最后的布局是: [oh06_rB  
                Add zA5nr`  
              /   \ e \Qys<2r  
            Divide   5 !@& 3q|  
            /   \ FW-I|kK.  
          _1     3 %O`@}Tg  
似乎一切都解决了?不。 m]jA(  
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。 EL~$7 J  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 IWE([<i}i[  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: mI8EeMa{  
`Na()r$T  
template < typename Right > ( eKgc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aMI;; iL^  
Right & rt) const +RJ{)Nec  
  { 0%bCP/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W'4/cO  
} l>\EkUT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^$Y9.IH"  
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。 [-\Y?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。 ]r;rAOWVV  
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。 wlNL;W@w  
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。 dWn6-es  
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? WX4sTxJK  
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: TO Hz3=  
%DSr@IX  
template < class Action > k>ErD v8  
class picker : public Action b/_Zw^DPC  
  { `Moo WG  
public : SRfh{u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m]?Z_*1  
  // all the operator overloaded 9\"\7S/Z  
} ; W^iK9|[qp  
&%fcGNzJQ  
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 ,KIi_Z  
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: <%^/uS  
eC5*Q=ai,  
template < typename Right > ZSu.0|0#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vYRY?~8 C  
  { P3Ql[ 2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {\5(aQ)Vi5  
} [ K?  
StJb-K/_cL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -`' |z+V  
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。 8;gi8Y  
4<[?qd 3v=  
template < typename T >   struct picker_maker ; $rQ  
  { Ke4oLF2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oB 1Qw'J w  
} ; w>2lG3H<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Onx6Fy]L  
  { 3#t9pI4  
typedef picker < T > result; IRg2\Hq  
} ; #ksDU  
$^Xxn.B9  
下面总的结构就有了: ~);4O8~.  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ~DD _n  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 "]"0d[d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kZF]BPh.  
至此链式操作完美实现。 I7vP*YE 7F  
5.^pD9[mT  
w"0$cL3  
七. 问题3 k^oSG1F  
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。 8sj2@d  
a[hF2/*  
template < typename T1, typename T2 >  ,t 2CQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uUfw"*D  
  { P' VHga  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )>M L7y  
} &m--}  
l-w4E"n3  
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: 3}}/,pGSc  
JM;bNW8  
template < typename T1, typename T2 > eP~3m  
struct result_2 IX+Jf? &^  
  { )#AYb   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jN+`V)p  
} ; OD'~t,St  
{APfSD_4  
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? O ?T~>|  
这个差事就留给了holder自己。 Gxd/t#;  
    /6rjGc  
XI`_PQco  
template < int Order > Kvg=7o  
class holder; .45wwouZkc  
template <> Z kw-a  
class holder < 1 > c&T5C, ]  
  { MNs<yQ9I'  
public : HJr/N)d  
template < typename T > D&m1yl@\J  
  struct result_1 dFg&|Lp  
  { '\{ OQ H  
  typedef T & result; HVvm3qu4  
} ; s>;"bzzq  
template < typename T1, typename T2 > +_:p8, 5o  
  struct result_2 |!K&h(J|  
  { |6NvByc,  
  typedef T1 & result; :vi %7  
} ; ]/ !*^;cY(  
template < typename T > Q+f |.0r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !}c D e12  
  { @16y%]Q-E#  
  return (T & )r; IRM jL.q  
} %enJ[a%Qg  
template < typename T1, typename T2 > ` .`:~_OE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]}SV%*{ %  
  { R{}_Qb  
  return (T1 & )r1; !& c%!*  
} :C;fEJN  
} ; =x w:@(]{  
;2h"YU-b  
template <> Db2#QQ  
class holder < 2 > ?Ho$fGz  
  { fXevr `  
public : h`fZ 8|yw  
template < typename T > 2^s&#@n3t  
  struct result_1 qbnlD\  
  { 2;]tItd1  
  typedef T & result; lJa-O  
} ; 8;=?F>]xn  
template < typename T1, typename T2 > W=2.0QmW  
  struct result_2 IF>v -Z  
  { ? Zv5iI  
  typedef T2 & result; &/EZn xl  
} ; Uj 3{c  
template < typename T > RGV{KL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N+SA$wG  
  { [9?]|4  
  return (T & )r; iP7KM*ks  
} dY?l oFz  
template < typename T1, typename T2 > A f?&VD4K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const XF{2'x_R  
  { LzXIqj'H7T  
  return (T2 & )r2; N0fE*xo  
} @W+8z#xr'  
} ; 21$^k5  
KI<x`b  
f`8fNt  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 PmId #2f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a[^dK-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: F`Vp   
0wBr_b!  
return l(i, j) = r(i, j); Z[+Qf3j}o6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,[m4+6G5  
9LQy 0Gx  
  return ( int & )i; X pXhg*}K  
  return ( int & )j; hQSJt[8My  
最后执行i = j; 5}N O~Xd<  
可见,参数被正确的选择了。 Cyv_(Oh?dv  
'iYaA-9j  
uJ*|SSN~  
YVY(uq)d  
hy"p8j7_  
八. 中期总结 x2i`$iNhmP  
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: Fo"' [`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0A ~f ^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fv3)#>Dgp>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /7*qa G  
DF#WQ8?$]  
9 DXu*}  
]:^kw$  
d@|j>Z  
'9wD+'c=A  
九. 简化 ]*S_fme  
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。 1_W5@)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (aCl*vV1  
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: J! eVw\6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hG'2(Y!  
  +-*/&|^等 Z.LF5ur  
2. 返回引用。 S67T:ARS  
  =,各种复合赋值等 FHH2  
3. 返回固定类型。 = &aD!nTx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .+AO3~Dg  
4. 原样返回。 5Q72.4HH  
  operator, =TI|uD6T  
5. 返回解引用的类型。 EZiGi[t7  
  operator*(单目) ZsPBs4<p  
6. 返回地址。 h$zPQ""8  
  operator&(单目)  K[TMTn  
7. 下表访问返回类型。 &9] [ ~$  
  operator[] Tf[-8H<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7e#|=e *I!  
  operator<<和operator>> G@Zi3 5  
'*p-`  
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。 J>Rt2K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8CSvg{B  
!c`Q?aGV)  
template < typename Left > 0\}j[-`pF  
struct value_return PuABS>.;  
  { ~KfjT p#  
template < typename T > -+I! (?  
  struct result_1 <F.Ol/'h  
  { 7#|NQ=yd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Sdt2D  
} ; &FvNz  
s9:2aLZ {  
template < typename T1, typename T2 > Y.*lO  
  struct result_2 Q}Vho.N@=  
  { !%M-w0vC9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :U[_V4? 7  
} ; E 0pF; P5  
} ; CX'E+  
s9GPDfZ  
TAC\2*bWje  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LP)mp cQ  
"RX?"pB  
下面我们来剥离functor中的operator() {}^ELw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LA@}{hU  
x}>tX  
return l(t) op r(t) u!`C:C'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]R>k0X.V  
return op l(t) b~1p.J4  
return op l(t1, t2) YL=k&Q G  
return l(t) op !<6wrOMaO  
return l(t1, t2) op +m7 x>ie)  
return l(t)[r(t)] 6$dm-BI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $-AvH( @  
>`\*{]  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: OB^2NL~Q~  
单目: return f(l(t), r(t)); =,]J"n8|v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h5l Lb+  
双目: return f(l(t)); 1W!n"3#  
return f(l(t1, t2)); 0 De M  
下面就是f的实现,以operator/为例 mVL,J=2  
< 5_Ys  
struct meta_divide 9FLn7Y  
  { gX _BJ6  
template < typename T1, typename T2 > J+|ohA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f8^58]wx0  
  { @>:07]Dxo  
  return t1 / t2; imhq*f#A[  
} l?1!h2z%  
} ; p+7BsW.l  
!^fJAtCN]  
这个工作可以让宏来做: \mu9ikZ<  
jRkq^}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K]Cvk%  
template < typename T1, typename T2 > \ v(7A=/W_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; E6@ ;e-]j  
以后可以直接用 {n{}Y.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dGteYt_F  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )|a9Z~#x  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9c7 }-Go  
udZ: OU<  
hw'2q9J|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 E$>e< T  
{G0)mp,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bg*{1^  
class unary_op : public Rettype (Sv%-8?gs  
  { -d3y!| \>a  
    Left l; td&l T(7  
public : Bw=[g&+o1@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g&vEc1LNo  
~&/Gx_KU  
template < typename T > _z5CplO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C|zH {.H  
      { wf@2&vJ  
      return FuncType::execute(l(t)); Qd4T?5 vG  
    } &P3vcB  
LI<5;oE;  
    template < typename T1, typename T2 > ;MJ1Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JAz;_wS(k  
      { m8PB2h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NFc8"7Mz}  
    } j1kc&(  
} ; %S#"pKE6 R  
UIj/Id  
Xt84Evo  
同样还可以申明一个binary_op x+e _pb   
\8D~,$,``|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,AM-cwwT:u  
class binary_op : public Rettype Z :+#3.4$3  
  { ]c2| m}I{:  
    Left l; pb Ie)nK  
Right r; &zcj U+n  
public : kwR@oVR^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A%2}?Ds  
[]0~9,u  
template < typename T > \Agg6tY r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2oG|l!C  
      { hob$eWgr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2QRn c"  
    } iGMONJRO  
NF!1)  
    template < typename T1, typename T2 > "J{zfWr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - (}1o9e\7  
      { 8Jj0-4]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5z ^UQ q  
    } ]?`p_G3O  
} ; ~{G: ,|`  
F5MPy[  
9lJj/  
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 \=_q{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^(*O$N*#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )6 <byO  
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。 !cwVJe  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W? ||9  
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。。。 S5KYZ W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _l=  
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) UiZp -Y%ki  
下面是修改过的unary_op i(iP}: 3  
?(8%SPRk  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > y?#J`o- O  
class unary_op B!ibE<7,  
  { g+)\ /n|  
Left l; lkg*AAR?'  
  Z[S+L"0  
public : hyfnIb@~}  
PZRn6Tc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .{ a2z*o  
bK8F |  
template < typename T > rOb"S*  
  struct result_1 :yjK*"T|OD  
  { F(~_L.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /&as)  
} ; rE `}?d  
E0^%|Mh]b  
template < typename T1, typename T2 > "IS^a jaq  
  struct result_2 jZT :-w  
  { &MZy;Sq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lN>C#e<]  
} ; `Uj?PcS_  
)NmlV99q  
template < typename T1, typename T2 > Wo+CQH6(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S/<"RfVU#o  
  { hdJwNmEA>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'F"Y?y:!  
} RrdtU7i3  
0/@ X!|X  
template < typename T > xTFrrmxOf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tK}p05nPhl  
  { k+#l;<\2  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5vX 8mPR_  
} _<RR`  
=Z .V+4+  
} ; i(yAmo9h  
L\wpS1L(  
J7wQ=! g  
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 Dnm.!L8  
好啦,现在才真正完美了。 :@%-f:iDj  
现在在picker里面就可以这么添加了: L@n6N|[_  
Oqpl2Y"/  
template < typename Right > H4'DL'83  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ''OInfd?  
  { O< tnM<"(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }i7U}T  
} Gk"L%Zt)  
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。 Ryba[Fz4Di  
Hn9F gul&  
h>Uid &:?  
q X%vRf0  
n~)HfY  
十. bind rH&r6Xv[  
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。 s'aV qB  
先来分析一下一段例子 q bZ,K@0  
?(/j<,m^  
mDF"&.(j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} $rpTs?j*K$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]r6BLZ[%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 leES YSY:  
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。 A` o?+2s_  
我们来写个简单的。 ;j>Vt?:Pw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v=.z|QD^1  
对于函数对象类的版本: &H4uvJ_<  
?)mhJ/IT  
template < typename Func > _@/C~  
struct functor_trait _h1 HuL  
  { MO~~=]Y'  
typedef typename Func::result_type result_type; ..]*Ao2  
} ; RJRq` T|m  
对于无参数函数的版本: A!ioji+{[  
{;iH Yr-zs  
template < typename Ret > /}nrF4S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _D>as\dP  
  { 88#qu.  
typedef Ret result_type; hk@`N;dn  
} ; B]|6`UfB  
对于单参数函数的版本: vNz;#Je  
,zN3? /7  
template < typename Ret, typename V1 > OJ35En  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d2A wvP  
  { I>H;o{X#  
typedef Ret result_type; %|*nmIPq(  
} ; Foe>}6~{?  
对于双参数函数的版本: dgco*TIGO  
P^8^1-b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V/3 {^Fcr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~[zFQ)([  
  { -OrY{^F  
typedef Ret result_type; 0\cnc^Z  
} ; 1c)\  
等等。。。 %Ui{=920  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %wt2F-u  
i5 L:L  
template < typename Func > Hz]4AS  
struct func_return !f\?c7  
  { Gpdv]SON{  
template < typename T > dNUR)X#e  
  struct result_1 vXy uEEe  
  { &\1'1`N1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \-Iny=$  
} ; Q(IJD4  
R%b*EBZ  
template < typename T1, typename T2 > &r'{(O8$N  
  struct result_2 I%}L@fZ  
  { <AI>8j6#B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cQ(}^KO  
} ; -XBKOybHBO  
} ; ='dLsh4P2N  
3:[!t%Yb  
cxXbo a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W!/vm  
L289'Gzg  
template < typename Func, typename aPicker > U@.u-)oX  
class binder_1 ;RWW+x8IB  
  { 8%o~4u3  
Func fn; lo+xo;Nd  
aPicker pk; `E3:;|  
public : x7 "z(rKl  
wv, GBZ-f  
template < typename T > /x  
  struct result_1 bKk CW  
  { [1z{T(dh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0LWdJ($?  
} ; F+ffl^BQ  
";PG%_(  
template < typename T1, typename T2 > AH&9Nye8  
  struct result_2 >j50 ;</  
  { l^k+E-w\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (jM<T;4  
} ; H<`^w)?  
2X|CuL{]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m_Mwg  
Z0e-W:&;kF  
template < typename T > ~TYbP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W1xf2=z`)T  
  { ?VwK2w$&={  
  return fn(pk(t)); `FUFK/7 w\  
} p QluGIX0V  
template < typename T1, typename T2 > [J~aAB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z*6$&sS\>  
  { ZV!R#Xv  
  return fn(pk(t1, t2)); 'sj9[o@]  
} sf Dg/ a  
} ; &&;ex9  
d,)}+G  
[ZuVUOm  
一目了然不是么? AK6=Ydu  
最后实现bind B ,V( LTE  
<u0*"  
8)N0S% B  
template < typename Func, typename aPicker > c#=&!FRe  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X(IyvfC  
  { xb%/sz(4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ay 2b,q  
} +Dv7:x7  
!0`lu_ZN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vx'l> @]k  
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。 #`/bQ~s  
sNL+F  
十一. phoenix 4 GUA&qs  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V {p*z  
x@h tx?   
for_each(v.begin(), v.end(), J;S-+  
( (FuEd11R  
do_ {`a(Tl8V  
[ +|6`E3j%  
  cout << _1 <<   " , " O{~KR/  
] Fav?,Q,n  
.while_( -- _1), {Jrf/p9w  
cout << var( " \n " ) ^Sw2xT$p{j  
) \H^;'agA  
); veV_be{i  
oWI!u 5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }@wVW))6$  
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 #+$ zE#je  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 k=e`*LB\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {o( * f  
G(3;;F7"  
)`^ /(YG  
template < typename Cond, typename Actor > byafb+x  
class do_while kL|\wci  
  { IAYACmlN&  
Cond cd; ]a M-p@  
Actor act; ((qGh>*  
public : vTdUuj3N  
template < typename T > sJOV2#r  
  struct result_1 > V8sm/M  
  { M;qBDT~)  
  typedef int result_type; I`NUurQTX  
} ; ?z3]   
DY8(g=TI|1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P/G>/MD/l  
GLCAiSMz[  
template < typename T > rkq#7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y~}5axSPH  
  { "mR*7o$|  
  do ul$,q05nb  
    { 6(Vhtr2( *  
  act(t); J smB^  
  } ;`+`#h3-V  
  while (cd(t)); H;QA@tF>5  
  return   0 ; Pubv$u2  
} q(gjT^aN  
} ; j1A|D   
pl|h>4af  
9p4y>3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X &D{5~qC  
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。 NEw $q4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~cIl$b  
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。 "kU]  
下面就是产生这个functor的类: 1 DqX:WM6  
o,1Dqg4P3  
3 <9{v  
template < typename Actor > ~g7m3  
class do_while_actor <[ZI.+_Wt  
  { KzNm^^#/$A  
Actor act; { D+Ym%n  
public : w.z<60%},0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W qE '(  
gqfDa cDJL  
template < typename Cond > 6J\fF tB@V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; w^Ag]HZN  
} ; 6WeM rWx  
!p',Za   
7 \X$7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {~_ Y _-  
最后,是那个do_ Bd&`Xfebj  
VO_dA4C}z  
FqZgdmwR  
class do_while_invoker  m*dNrG  
  { H:Y&OZ  
public : [1SMg$@<  
template < typename Actor > |cgui  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cS(;Qs]Q  
  { k"0;D-lTZ>  
  return do_while_actor < Actor > (act); A?A9`w  
} <^c3}  
} do_; f@d9Hqr+l;  
yQ%"U^.m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nxfoWy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~8{sA5y  
最后来说说怎么处理break和continue KP{3iUqvO  
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。 y3JMbl[S0  
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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