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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a>'ez0C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2Wz8E2.  
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, _\}'5nmw\  
d,V#5l-6  
,Of^xER`  
O1J&Lwpk,  
  class filler q8v[u_(yD  
  { i2~uhGJ  
public : f"QiVJq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (+> 2&@@<  
} ; [1VA`:?W  
QPJ \Iu@D$  
d(T4Kd$r  
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: {r,U ik-nL  
wA=r ]BT  
G<;~nAo?f0  
$ J`O-"M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h:YD $XE  
\k.`xG?  
N+|NI?R?}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GM%+yS}(P  
n|w+08c"  
1F^Q*t{  
9-KhJq%  
二. 战前分析 B`~EA] d  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^Xk!wJ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 I&;>(@K  
P[nc8z[  
~[g(@Xt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 21uK&nVf^l  
  /* --------------------------------------------- */ OSgJj MQ  
vector < int *> vp( 10 ); )'_[R@ThB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b(H{i}{]  
/* --------------------------------------------- */ rs&]46i/p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q$Gs;gz^(  
/* --------------------------------------------- */ B0fOAP1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n~N>;m P  
  /* --------------------------------------------- */ ]gk1q{Ql<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ze+YQ F  
/* --------------------------------------------- */ };/QK*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  zUfq.   
/`*{57/3  
=}^NyLE?  
eU yF<j  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jl Do_}  
1._1, _2是什么? > ;,S||  
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。 9u B?-.  
2._1 = 1是在做什么? :!`"GaTy  
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。 e w^(3&  
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。  [XfR`@  
QU"WpkO  
-+#%]P8l  
三. 动工 f%Q{}fC{*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Gm=qn]c  
9wgB J Jl7  
<n2@;` D  
8+zW:0"[  
template < typename T > WRh5v8Wz0  
class assignment Jh26!%<Bl  
  { Q]:O#;"<  
T value; g{8RPw]  
public : /WrB>w  
assignment( const T & v) : value(v) {} f98,2I(>`+  
template < typename T2 > 2"Os9 KD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^9g$/8[^c_  
} ; z;c>Q\Q  
b$G{^  
1K72}Gj)ZL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g9_zkGc7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]K=#>rZrB  
;FPx  
D JP6Z  
2;}leZ@U  
  class holder ^|Ap_!t$;  
  { m5\T,  
public : &OMlW _FHR  
template < typename T > V>@[\N[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U&!TA(Yr  
  { YB#fAU  
  return assignment < T > (t); =$>=EBH,cm  
} `+7F H  
} ; 615Ya<3f8  
,6)N.  
k s40 5  
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: xEb>6+-F@  
#8$?# dT  
  static holder _1; o`U}u qrO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZlT }cA/n  
pu-HEv}]a|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eV;r /4  
而不用手动写一个函数对象。 _:x]' w%  
9^gYy&+>6]  
E C?}iP  
Ss3p6%V/  
四. 问题分析 ^QK`z@B  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 twT/uBQ4a  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 -'rdN i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3]Z1kB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  N5 ME_)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ltlp9 S  
VUb>{&F[  
五. 问题1:一致性 q6zVu(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7CIN!vrC|1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /x VHd  
w^yb`\$  
struct holder l45/$G7  
  { |;ztK[(  
  // c4JV~VS+  
  template < typename T > j-<]OOD  
T &   operator ()( const T & r) const j3j?2#vR  
  { ER0 Yl  
  return (T & )r; du65=w4E!  
} ?OD$`{1  
} ; 2qMiX|Y  
wQ_4_W  
这样的话assignment也必须相应改动: ~#_~DqbMZ5  
q+g,?;Yx  
template < typename Left, typename Right > b--=GY))F  
class assignment ~Y 6'sM|  
  { O<u=Vz3c~0  
Left l; >O'\ jp}$l  
Right r; _~kw^!p>Kr  
public : 'Wlbh:=$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bJ d| mm/v  
template < typename T2 > AdX))xgl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uLhGp@Dx  
} ; Od1\$\4Z  
Sj+H{xJi  
同时,holder的operator=也需要改动: pUIN`ya[[  
Q(|@&83].  
template < typename T > A8{jEJ=)P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yD\q4G  
  { 1w,_D.1'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c<lp<{;  
} RS5<] dy  
f:o.[4p2  
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。 i7x&[b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "LBMpgpU  
0~|0D#klB  
return l(rhs) = r; (i "TF2U,<  
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。 fSo8O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 19 5_1?'<  
v%tjZ5x  
template < typename Tp > <Q[%:LD  
class constant_t  3Y#Q'r?  
  { ~i,d%a  
  const Tp t; &l(T},-X  
public : 7)?C+=,0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H2X_W Swm  
template < typename T > w$]G$e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kmQ:wf:  
  { LdUz;sb  
  return t; G%F#I  
} B=SA +{o  
} ; SN6 QX!3  
,@*5x'auK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u[a-9^&g  
下面就可以修改holder的operator=了 {^]qaQ[5N  
92TuuN#{  
template < typename T > FFT)m^4p.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x39tnf/F  
  { *5'8jC"2g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c`E>7Hjr-  
} #MC#K{Xd  
5Tsz|k  
同时也要修改assignment的operator() Kz'GAm\  
oj8r*  
template < typename T2 > X5WA-s(?0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Xo PJ?6 3  
现在代码看起来就很一致了。 vo/x`F'ib  
pY&6p~\p  
六. 问题2:链式操作 g=:o'W$@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #2=l\y-#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ~WrpJjI[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 pte\1q[N  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 q <}IO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h#1:ypA6l  
=dXHQU&Q  
template < typename T > )nd^@G^  
struct result_1 vJE=H9E  
  { *|&Y ,H?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g *5_m(H  
} ; 2dts}G  
u#6s^ )W  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [s}W47N1  
!@C-|=9G  
template < typename T > Zpd-ob  
struct   ref 'o='Q)Dk  
  { /_{-~0Z=@B  
typedef T & reference; T;u;r@R/  
} ; w1Bkz\95  
template < typename T > r CJ$Pl9R  
struct   ref < T &> *`a$6F7m4  
  { 3.movkj  
typedef T & reference; ]& D dy&V  
} ; C  eEhe  
}B%9cc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *r.% /^@  
b+Q{Z*  
template < typename T > +2[0q% i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9KK^1<46c  
  { RHsVG &<j  
  return l(t) = r(t); [3dGHf;miw  
} @(R=4LL  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 g0f4>m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 VEV?$R7;  
1 |z4]R,<  
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 y[J9"k(@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XT/t\\Z`U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :E W1I>}_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =Ti!9_~  
最后的布局是: + S+!:IB  
                Add  II'.vp  
              /   \ fhi}x(  
            Divide   5 gX"  
            /   \ 5Q"yn2b4  
          _1     3 bI.hG32  
似乎一切都解决了?不。 nw+t!C  
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。 Sr+hB>{  
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。 'c~SE>  
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: vhMoCLb  
nscnG5'{+  
template < typename Right > 5,xPB5pK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +B{u,xgg  
Right & rt) const ) [eTZg  
  { _J*l,]}S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qt:B]#j@  
} xst-zfkH`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5$i(f8*  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 7,)E1dx -V  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 I(UK9H{0$  
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。 0Hrvr  
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。 hq"n RH  
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? ;$tdn?|  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @de  ZZ  
pZ Uy (  
template < class Action > ts=D  
class picker : public Action {~&]  
  { IlF_g`  
public : X$<pt,}%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U_jW5mgsG  
  // all the operator overloaded f (C:J[;Z  
} ; @l3&vt2=J  
:TVo2Zm[@  
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。 42e[OG-  
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: 7!qeIz  
a<*+rGI  
template < typename Right > '*[7O2\%/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5NkF_&S_1  
  { eP (*.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q AVypP?J  
} |>P:R4P  
[ `|t(E'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /#5rt&q  
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。 I!b"Rv=Nf-  
ju:}%'  
template < typename T >   struct picker_maker / 1TK+E$  
  { Dj= {%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; : xg J2  
} ; |`yU \  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5%wA"_  
  { 9t`yv@.>N  
typedef picker < T > result; ty[%:eG#  
} ; Ud"_[JtGM  
.NWsr*Tel  
下面总的结构就有了: A46dtFD{  
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。 CUB;0J(  
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。 5> dA7j^v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [cFD\"gJAr  
至此链式操作完美实现。 f2tCB1[D+  
+%<kcc3  
ZK ?V{X{";  
七. 问题3 |5(CzXR]  
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。 Lww&[|k.  
,aWI&ve6  
template < typename T1, typename T2 > %-YWn`yEm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G;u 6p  
  { 3]iw3M  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZT"vVX- )G  
} o^5UHFxTCB  
g[y&GCKY!=  
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: Ce//; Op  
@@a#DjE%/  
template < typename T1, typename T2 > Bd*Ok]  
struct result_2 ^69(V LK  
  { TN Z -0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -~sW@u)O  
} ; f*V^HfiQb  
p%Q{Rqc)  
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? e`B!)Sr  
这个差事就留给了holder自己。 zp4@T)  
    ;B< rw ^h5  
+ S5uxO  
template < int Order > Tq^B>{S "  
class holder; (^T}6t3+4  
template <> ZCK#=:ln  
class holder < 1 > ^-Ks_4  
  { AN,3[Sh  
public : s!W{ru  
template < typename T > {y|.y~vW  
  struct result_1 f% 8n?f3;u  
  { .$f0!` t  
  typedef T & result; 8\)4waz$  
} ; 3Zz_wr6  
template < typename T1, typename T2 > sw$JY}Q8x  
  struct result_2 MB5V$toC  
  { >!PM5%G  
  typedef T1 & result; mE+=H]`.p  
} ; PMiu "  
template < typename T > ?mi}S${g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `&)  
  { 7lOAu]Zx  
  return (T & )r; :3se/4y}  
} 'D[ *|Qcy  
template < typename T1, typename T2 > XThU+s9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?!tO'}?  
  { lh\`9F:  
  return (T1 & )r1; Y3V2}  
} dF|n)+C~R  
} ; #BEXj<m+J  
>0:=<RW  
template <> O|v8.3[cT  
class holder < 2 > t}K8{ V  
  { pNHL&H\  
public : #VZ-gy4$\B  
template < typename T > .i7"qq.M  
  struct result_1 ;M+~ e~  
  { {6}$XLV3l  
  typedef T & result; (-o}'l'mo  
} ; 1mv5B t  
template < typename T1, typename T2 > fTy{`}>  
  struct result_2 3ug>,1:6-  
  { 2_6@&2  
  typedef T2 & result; s ldcI@Z  
} ; P=ubCS'  
template < typename T > gxDyCL$h3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b^~4k; <  
  { p%Ns f[1>  
  return (T & )r; wLq#,X>%B  
} wG 5H^>6u>  
template < typename T1, typename T2 > [MAvU?;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vA?3kfL|#  
  { }y|_v^  
  return (T2 & )r2; 1LmbXH]%  
} Z'wGZ(  
} ; -ADb5-px  
C;Kq_/l  
khP Ub,  
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> >。 f1\mE~#}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Mf9x=K9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w!UIz[ajI  
0b=00./o  
return l(i, j) = r(i, j); 9WL$3z'*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s_!F`[  
Tn'o$J  
  return ( int & )i; o~x49%X<c  
  return ( int & )j; >b*}Td~J  
最后执行i = j; ` b)i;m  
可见,参数被正确的选择了。 bz\nCfU  
H9=8nLb.  
Q-e(>=Gv_  
Mn*v&O:  
:Q;mgHTNz  
八. 中期总结 hC!8-uBK5<  
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: aO *][;0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7$kTeKiP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +W|VCz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 7MX5hZF"  
:<6gP(  
_nIt4l7  
kc[<5^b5  
q$B|a5a?  
pQCW6X  
九. 简化 _o6Zj1p  
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。 ib(4Y%U6~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7] >z 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: P.Qz>c^-C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )9 {!=k  
  +-*/&|^等 D' h%.  
2. 返回引用。 X$< CIZ  
  =,各种复合赋值等 /,9n1|FrG  
3. 返回固定类型。 70A* !v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /6'5uP   
4. 原样返回。 )4FW~o<i  
  operator, l=>FoJf!*<  
5. 返回解引用的类型。 Pu2cU5n  
  operator*(单目) JIMi~mEiN  
6. 返回地址。 V4?]NFK  
  operator&(单目) U5;Y o+z  
7. 下表访问返回类型。 LV]F?O[K=  
  operator[] p=dM2>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ov Wm}!r  
  operator<<和operator>> FQB6` M  
t|59/R  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 97^)B4  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `G>BvS5h  
EE~DU;p;]  
template < typename Left > AgJPtzs  
struct value_return Gr|102  
  { K1*V\WRW5  
template < typename T > _lZWy$rm%  
  struct result_1 d?jzh 1  
  { ^4 ~ V/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i=`@)E  
} ; Nj}-"R\u  
bx3kd+J7  
template < typename T1, typename T2 > o+T, O+i  
  struct result_2 g-2(W   
  { x3=SMN|a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7HQ|3rt  
} ; 10..<v7  
} ; R5r CCp  
kO' NT:  
=BgQ Ss/^c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Nk$OTDwP  
z?g\w6  
下面我们来剥离functor中的operator() y.WEO>   
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9y;8JO  
6z1>(Za7>  
return l(t) op r(t) QzD8 jk#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q=/ck  
return op l(t) O.'\GM  
return op l(t1, t2) fTV3lyk  
return l(t) op R?J=5tO  
return l(t1, t2) op `>\>'V<&  
return l(t)[r(t)] Kfs|KIQ>=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VuA)Ye  
f>ilk Q`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 9Z.W R-}  
单目: return f(l(t), r(t)); @l@erCw@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t|cTl/i 4  
双目: return f(l(t)); hdy N   
return f(l(t1, t2)); Xs$UpQo  
下面就是f的实现,以operator/为例 0)9'x)l:  
 pytF K)U  
struct meta_divide aF:|MTC(~  
  { K`twbTU  
template < typename T1, typename T2 > FSkz[D_}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) McRfEF \  
  { ~|=goHmm[  
  return t1 / t2; @x/D8HK2  
} wT^QO^.  
} ; S,^)\=v  
hH=}<@z   
这个工作可以让宏来做: qku!Mg  
{Nny .@P)H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8G|kKpX  
template < typename T1, typename T2 > \ = ^_4u%}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; </) HcRj'e  
以后可以直接用 M%1wT9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (b;*8  
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 'mE!,KeS;  
(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。。。) hd_<J]C  
Zf8_ko;|:-  
nY50dFA,  
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 "/$2oYNy+  
l5CFm8%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x10u?@  
class unary_op : public Rettype "'*w_H0  
  { Ggp.%kS6F  
    Left l; q;=!=aRg  
public : ]Qh0+!SdG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^mCKRWOP'  
\LQ54^eB  
template < typename T > Q*8=^[x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NaYr$`  
      { MXGz_Db4'  
      return FuncType::execute(l(t)); &WoS(^  
    } o@A|Lm.   
Ig"Qw vR  
    template < typename T1, typename T2 > S[I-Z_S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %g{<EuK]p  
      { gP:H_nVh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Xi81?F?[  
    } XmX{e.<NZ  
} ; |Y]4PT#EE  
oVja$;>  
5.zv0tJku  
同样还可以申明一个binary_op [}Pi $at  
jP"l5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LV!<vakCK  
class binary_op : public Rettype HMPb%'U~  
  { DNy 6Kw  
    Left l; 8AuOe7D9A  
Right r; Q,< V)  
public : VVDd39q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oeIza<:=R  
o=y0=,:a?9  
template < typename T > _"688u'88  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vOi4$I~CJ  
      { "6 \_/l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ylwh_&>2  
    } |++\"g  
/O&{fo  
    template < typename T1, typename T2 > ,RIC _26  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B"=w9w]  
      { XCUU(H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^QTtCt^:  
    } 4g^Xe-  
} ; ]@9ZUtU,;N  
0mi$_Ld+  
o2e gNTG  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 b_rHt s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v2;' F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :XaBCF*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |h* rkLY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! b[os0D95  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 R gTrj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o%sx(g=q6  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) j$Wd[Ja+O  
下面是修改过的unary_op e]q(fPK  
;X)b=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > caXSt2|'  
class unary_op =@y ?Np^A  
  { 6&s" "J)3  
Left l; /+ Q3JS(  
  l7vxTj@(-  
public : tiQeON-Q_  
QP:|D_k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5}NTqN0@  
"`Mowp*  
template < typename T > > xie+ ^  
  struct result_1 tv'=xDCp  
  { 83g$k 9lG.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s5 ($b  
} ; $ n"*scyI  
3+oGR5gIN  
template < typename T1, typename T2 > pRH'>}rtuH  
  struct result_2 =u 3YRqz  
  { !@4 i:,p@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W|4h;[w  
} ; S\R5SRE  
+ [~)a 4#  
template < typename T1, typename T2 > fe8}2#<o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2pmqP-pKd  
  { UWo*%&J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GvI8W)d3,R  
} P B?92py&  
s|\\"3  
template < typename T > B<\HK:%{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^\C Fke=  
  { gi #dSd1\&  
  return OpClass::execute(lt(t)); I#PhzGC@  
} vtF|: *h  
EaKbG>  
} ; ><i: P*ht  
E_-QGE/1  
FW)VyVFmk  
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 OAo;vC:^  
好啦,现在才真正完美了。 ;DX g  
现在在picker里面就可以这么添加了: e6gLYhf&  
2uLBk<m5c  
template < typename Right > O b'Br  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w9TE E,t;5  
  { Znd ,FqHk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zyP9 n[eZ  
} &>P<Zw-  
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。 UU*v5&  
dCpDA a3  
i !;9A6D  
_"[Ls?tRX  
6KDm#7J  
十. bind G.3yuok9  
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。 Q)Q1a;o  
先来分析一下一段例子 |Pi! UZB  
qNi`OVh&  
-CLBf'a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} c<,R,D R  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E<sd\~~A:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 JA~q}C7A7o  
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。 .t7ME{  
我们来写个简单的。 $i@I|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: Y.kgJ #2  
对于函数对象类的版本: M;9s  
PUmgcMt  
template < typename Func > FxmHy{JG  
struct functor_trait V{UY_ e8W  
  { x;{Hd;<YF  
typedef typename Func::result_type result_type; K5!OvqzG  
} ; dngG=  
对于无参数函数的版本: M $f6. j  
!<>*|a  
template < typename Ret > eZBC@y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \,ne7G21j  
  {  0*E_D  
typedef Ret result_type; Q^bYx (r5w  
} ; {mUt|m 7!  
对于单参数函数的版本: gI!d*]{BP  
SHT`  
template < typename Ret, typename V1 > ![9$ru  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -&l%CR,U  
  { {gh<SZsE  
typedef Ret result_type; +kN,OK~  
} ; AuT:snCzR  
对于双参数函数的版本: %{-r'Yi%  
2"HG6"Rr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5W0s9yD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0n}v"61q  
  { V*DDU]0k  
typedef Ret result_type; 0 9qfnQG  
} ; Y"L|D,ex  
等等。。。 QBh*x/J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pu5%$}dBE  
IhRdn1&  
template < typename Func > zf>*\pZE  
struct func_return ;;6$d{  
  { Lt ^*L% x  
template < typename T > Gt)ij?~  
  struct result_1 w'E(9gV  
  { F ^Bk  @  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v: veKA  
} ; yf7|/M  
Mh{244|o[  
template < typename T1, typename T2 > _PcF/Gyk  
  struct result_2 HX)]@qL  
  { IXG@$O?y/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N0%q 66]1  
} ; ZZL@UO>:  
} ; zf&:@P{  
sY4q$Fq  
CF 3V)3}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zU0SlRFu  
H32o7]lT  
template < typename Func, typename aPicker > 9c%CCZ  
class binder_1 \t 5_V)P  
  { !9.FI{W  
Func fn; Ii&p v  
aPicker pk; \B^NdG5Y  
public : M4D @G  
OE}FZCX F  
template < typename T > xZ6x`BET-  
  struct result_1 uq ;yR[w"  
  { RL$%Vy0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @v#,SF{  
} ; g/_0WW]}  
)E}@h%d  
template < typename T1, typename T2 > k>\v]&|T`  
  struct result_2 qZ4)) X  
  { ?T.=y m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I$MlIz$l v  
} ; yM7Iq)o6u  
/!MVpi'6&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ``eam8Az_U  
,@/O\fit)  
template < typename T > ]-9w'K d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C fM[<w   
  { K yyVO"  
  return fn(pk(t)); _9JFlBx  
} hO&_VCk  
template < typename T1, typename T2 > }Z{FPW.QK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !l=)$RJKdD  
  { YCQ $X  
  return fn(pk(t1, t2)); rwVp}H G  
} reNf?7G+m  
} ; d^J)Mhju  
PZ`11#bbm  
zj(V\y&H  
一目了然不是么? #]6{>n1*+w  
最后实现bind yCA8/)>Gm  
ma+AFCi  
~\AF\n%  
template < typename Func, typename aPicker > kiyc^s  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ix}6%2\  
  { /Q3\6DCl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 0Sz[u\w  
} +'-.c"  
vg5_@7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /s~S\dG  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 EEnl'  
/aMOZ=,q}  
十一. phoenix aWlIq(dU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EwX{i}j_V  
w]yVNB  
for_each(v.begin(), v.end(), B~7!v${  
( oda,  
do_ KbtV>  
[ dzBP<Xyh  
  cout << _1 <<   " , " &b`W<PAc?4  
] D4,>g )B  
.while_( -- _1), #CaPj:>[  
cout << var( " \n " ) :)D7_[i  
) DJ@n$G`^^  
); q[C?1Kc .z  
9O:l0 l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: :>2wVN&\c  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ?h&?`WO (  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3V?x&qlP>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: aY#?QjL  
[5& nH@og  
#MlpOk*G  
template < typename Cond, typename Actor > *=2W:,$  
class do_while ~bx ev/$d  
  { 4|E^ #C  
Cond cd; giX[2`^NG  
Actor act; (Jw_2pHxr"  
public : iGu%_-S  
template < typename T > Wz s=BNm9  
  struct result_1 flo$[]`.7  
  { d_M+W@{  
  typedef int result_type; w\YS5!P,V  
} ; ,d,2Q  
|Z<\kx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n)98NSVDbT  
,`Y$}"M4  
template < typename T > >*8V]{f9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;//9,x9;t  
  { U:C:ugm  
  do *k}m?;esb  
    { xNf}f 9 l  
  act(t); NFZ(*v1U  
  } xdm\[s  
  while (cd(t)); {]<c6*gQ  
  return   0 ; \ agZ D+  
} T5."3i  
} ; 1.F&gP)9  
rBNVI;JZW  
8ROKfPj;z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p8_^6wfg  
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。 ]*\MIz{56'  
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。 hj9TiH/+  
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。 Td|u@l4B  
下面就是产生这个functor的类:  r!?ga  
(Z(S?`')  
v}6iI}r  
template < typename Actor > )x7n-|y6  
class do_while_actor 0bDc 4m  
  { B5;%R01A  
Actor act; d"9tP& Q  
public : >8"Svt$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M% \ T5  
DFK@/.V  
template < typename Cond > oCa Ymi=:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &sWr)>vs  
} ; p8~lGuH  
!%,7*F(  
jU j\<aW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 phuiLW{&  
最后,是那个do_ *9EwZwE_K  
Yt]`>C[|D  
2!J#XzR0W  
class do_while_invoker II=`=H{  
  {  7H  
public : \Y)HSJR;e  
template < typename Actor > 112 WryS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qjP~F  
  { W^tD6H;  
  return do_while_actor < Actor > (act); '" "v7  
} A-CU%G9  
} do_; S} m=|3%y  
vn^O m-\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G<$:[ +w  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @-!P1]V|  
最后来说说怎么处理break和continue #:gd9os :  
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。 )=[\YfK  
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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