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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;BjJ<?^{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A]AM|2 D  
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, ^5 ~)m6=2  
9Lqo^+0)\  
D[bPm:\0M  
~Pi CA  
  class filler ?PDrj/: *  
  { X2to](\% X  
public : -`d(>ok  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zR_yxs'  
} ; \aB"D=P\ok  
<n)R?P(or  
]]lM)  
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: e3x;(@j  
73tWeZ8rvx  
n8 e4`-cY  
eW zyydl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %LBT:Aw  
@ )m9#F  
R4Si{J*O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @d_;p<\l  
V9<CeTl'  
(]*!`(_b  
2Wq/_:  
二. 战前分析 u}BN)%`B  
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。 k ks ?S',  
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 :j( D&?ao  
Z=CY6Zu7  
"i/3m'<2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "U%jG`q  
  /* --------------------------------------------- */ O!.mc=Gx7  
vector < int *> vp( 10 ); R; Gf3K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :R9 DJh\  
/* --------------------------------------------- */ /7-qb^V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AlQ  
/* --------------------------------------------- */ :h)A/k_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @AAkEWo)_  
  /* --------------------------------------------- */ 1PdxoRa4=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o;M-M(EZQ6  
/* --------------------------------------------- */ MtIhpTX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZeP3 Yjr3  
}t9A#GOz  
9G=ZB^  
m=p<.%a  
看了之后,我们可以思考一些问题: NP5;&}uv*!  
1._1, _2是什么? >"z&KZKI  
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。 >Gyg`L\  
2._1 = 1是在做什么? 4E.K6=k|=a  
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。 Il,^/qvIY  
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。 5 ,1q%  
@dp1bkU  
qvhol  
三. 动工 &+>)H$5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6 &)fZt  
xtP=/B/  
5Pu F]5  
)XAD#GYM  
template < typename T > t(F] -[  
class assignment uSi/|  
  { Je~d/,^WU  
T value; *,=WaODO%  
public : MX#MDA-4  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z`lCS o;  
template < typename T2 > 1WMwTBHy+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s(Tgv  
} ; 4yu ^cix(  
Q8 r 7  
0kB!EJ<OdG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,-[dr|.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "3Z<V8xB  
'L0{Ed+9  
UCP4w@C  
`nDgwp:b"  
  class holder C6`<SW  
  { $k&}{c8P  
public : l TJqWSV=f  
template < typename T > VT&R1)c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h f1f  
  { n\Y|0\ B  
  return assignment < T > (t); =w&<LJPJ  
} C4ut!I #  
} ; -j 6U{l  
)!``P?3?  
&]2z)&a  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: C^x+'. ^N  
ii :h E=  
  static holder _1; "nK(+Z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &JpFt^IHi  
&i~AXNw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); De*Z UN|<  
而不用手动写一个函数对象。 HLy}ta\  
(gl/NH!  
@BZ6{@*  
>r"~t70C~]  
四. 问题分析  } Rc8\,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 vQ}'4i8(  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]d@@E_s]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~4~-^ t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Sr`gQ#b@r}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;=.QT  
_ .%\czO  
五. 问题1:一致性 M7(vI4V  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0Up@+R2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G/Xa`4"_  
\ l +RX*  
struct holder Pe !eID8  
  { i7[CqObzc  
  // Q\~4J1  
  template < typename T > [k9aY$baT^  
T &   operator ()( const T & r) const $z+iB;x  
  { [z:bnS~yiD  
  return (T & )r; $3! j1  
} Aghcjy|j  
} ; 2b]'KiX  
q(Y<cJ?X  
这样的话assignment也必须相应改动: 4C ;4"6  
_F *(" o  
template < typename Left, typename Right > }Vpr7_  
class assignment xi=qap=S^9  
  { O\ T  
Left l; \"qXlTQ1_9  
Right r; WRJ+l_81  
public : =$g8"[4   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 22|f!la8n  
template < typename T2 > ~7!J/LHg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %3i/PIN  
} ; .6[xX?i^T  
&DFe+y~PR  
同时,holder的operator=也需要改动: >,`/ z  
& CiUU  
template < typename T > Hm+-gI3*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,XW6W&vR;  
  { Lrr^obc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2k[i7Rl \c  
} '!!w|k d  
*_$%Tv.]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 buRXzSR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )Xa`LG =|  
/c`)Er 6d  
return l(rhs) = r; Y]b5qguK  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 OxqbHe  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :YB:)wV,P  
ML0o :8Bd\  
template < typename Tp > e:V(kzAY;  
class constant_t ^\cB&<h  
  { r+;C}[E  
  const Tp t; jz|zq\Eek  
public : ' %OQd?MhL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }VE[W  
template < typename T > O!z H5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e+=Ojo#  
  { kRskeMr:Rd  
  return t; qqSk*oH~  
} T IPb ]  
} ; uG3t%CmN  
A0M)*9 f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xkOyj`IS  
下面就可以修改holder的operator=了 o:#MP(h,N  
zp4Jd"XBX  
template < typename T > e(BF=gesgp  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {so"xoA^c  
  { K/G|MT)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /yIkHb^c   
} m4ovppC  
'oHtg @  
同时也要修改assignment的operator()  KEsMes(*  
~,Q+E8  
template < typename T2 > _U$d.B'*)z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !O)Ruwy  
现在代码看起来就很一致了。 !$St=!  
gyieSXz[  
六. 问题2:链式操作 FgRlxz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YmHn*N}:U  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 L1.<LB^4'  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 A7-QOqST(  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !yH&l6s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @6ZQkX/  
}Fyf?TZ$T  
template < typename T > hkv&Od,  
struct result_1 ,a< !d  
  { 8:-[wl/@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J}KATpHs  
} ; w*Sl  
Fg Qd7p  
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: 52K3N^RgR  
6ndt1W z  
template < typename T > j$zw(EkN  
struct   ref " 9 h]P^  
  { vhZpYW8  
typedef T & reference; d/- f]   
} ; <<v,9*h  
template < typename T > vgHMVzxj  
struct   ref < T &> +WK!}xZR  
  { NXDdU^w7B  
typedef T & reference; SwG:?T!"}  
} ; UL(R/yc  
$PstThM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6I72;e ^!  
,S:LhgSP  
template < typename T > 0NZg[>H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hI;tB6  
  { {?l#*XH;  
  return l(t) = r(t); ` *8p T  
} z`xdRe{QP  
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。 ed2QGTgR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~DhYiOSo  
uOs 8|pj,  
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 %Ox*?l _  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?A2#V(4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5X nA.?F^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  _*9eAeJ  
最后的布局是: XJC|6"n  
                Add PR{?l  
              /   \ d"Hh9O}6  
            Divide   5 U8?QyG 2A  
            /   \  B@A3T8'  
          _1     3 2ME3=C  
似乎一切都解决了?不。 #)hM]=,e  
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。 nv*q N\i'  
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。 QW|,_u5j  
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: vEvVT]g[V  
l^%Ez?-:s  
template < typename Right > /'u-Fr(Q+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W'-B)li   
Right & rt) const @.a[2,o_  
  { pqBd#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d11~ mU\  
} 5K;jW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~0!s5  
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。 bB->\  
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。 TV#pUQ3K  
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。 g03I<<|@  
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。 F# y5T3(P  
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? hoD (G X  
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: ZTVX5"#Q  
4W*52*'F,  
template < class Action > 8{8J(~  
class picker : public Action ,mhO\P96ik  
  { OSK 3X Qc  
public : AwAUm 2^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `!kOyh:X  
  // all the operator overloaded xD,BlDV  
} ; ,H2[["1DH  
.v9#|d d+  
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。 >93vMk~hU  
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: /w^}(IJ4  
p2GkI/6)uu  
template < typename Right > =66dxU?}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const '0[D-jEr  
  { E;*#fD~@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SHOg,#mV  
} DFQp<Eq]7  
y9{KBM%h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?"N, do  
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。  btJ:Wt}  
$5jQm,V$K  
template < typename T >   struct picker_maker >Olg lUzA  
  { -Id4P _y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y$Sn3_9 V  
} ; 3~ ;LNi  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WId"2W3M  
  { NBwxN  
typedef picker < T > result;  SS[jk  
} ; zp:kdN7!^  
ARGtWW~:  
下面总的结构就有了: C}<j8a?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3vfm$sx@  
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。 uPr'by  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2w>WS#  
至此链式操作完美实现。 PTWP7A[  
[fiB!G ]?  
;!q _+P  
七. 问题3 }A\s`H m  
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。 vxhs1vh  
7xTgG!>v  
template < typename T1, typename T2 > \  $;E,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RZ-=UIf  
  { w=Ac/ 12  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <u]M):b3  
} ?`bi8 Ck  
N DZ :`D  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 1@rI4U@D  
v;AsV`g  
template < typename T1, typename T2 > }:<`L\8q\  
struct result_2 4$#nciAe  
  { tgSl (.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; it.Lh'N;T  
} ; UmUw>+A  
SR)G!9z_/  
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? >?aPX C  
这个差事就留给了holder自己。 {AUhF}O  
    mSF>~D1_  
VW:WB.K$  
template < int Order > 0tyoH3o/d  
class holder; z SDRZ!  
template <> v._Q XcE  
class holder < 1 > \  {` `r  
  { G_vWwH4XtL  
public : Y"6 '  
template < typename T > 3 eT5~Lbs  
  struct result_1 &YC Z L  
  { :FB-GNd  
  typedef T & result; "Zm**h.t  
} ; & mwQj<Z  
template < typename T1, typename T2 > d5Hp&tm  
  struct result_2 N^</:R  
  { 5x856RQ'  
  typedef T1 & result; nwuH:6~"  
} ; eB%hP9=:x  
template < typename T > )r2$!(NQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8T<LNC  
  { ;w>Dqem  
  return (T & )r; uq?((  
} }p,#rOX:A  
template < typename T1, typename T2 > UdO(9Jc5^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9<0TF+}>  
  { 0<tce  
  return (T1 & )r1; ^{Wx\+*!  
} hWc`4xdl  
} ; aT|SKb`  
]nPfIBoS  
template <> :{sy2g/+  
class holder < 2 > >=Bl/0YH  
  { lw+Y_;  
public : ASGV3r (  
template < typename T > {zzc/!|  
  struct result_1 SB~HHx09  
  { )(bAi  
  typedef T & result; o]T-7Gs4p  
} ; <14,xYpE  
template < typename T1, typename T2 > [0c7fH`8V  
  struct result_2 Q /D?U[G  
  { JTGA\K  
  typedef T2 & result; /B"FGa04p(  
} ; g Va;!  
template < typename T > (sM$=M<$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B|9[DNd  
  { W5i{W'  
  return (T & )r; 'O>p@BEK  
} 55O_b)$  
template < typename T1, typename T2 > <MK4# I1I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +vf~s^  
  { ;OC~,?O5  
  return (T2 & )r2; oZ]^zzoEcg  
} v7-z<'?s~  
} ; $-^ ;Jl  
LV}Z[\?   
ohEIr2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 F:$*0!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Dh+<|6mx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z`]sWi F0  
QC\r|RXW  
return l(i, j) = r(i, j); d23;c )'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .+3~ w  
8O^<#lh  
  return ( int & )i; (1%O;D.*?{  
  return ( int & )j; r4MPs-}oF  
最后执行i = j; >o/+z18x  
可见,参数被正确的选择了。 B`<a~V  
]mzghH:E  
Mo'6<"x  
M{GT$Q  
r..&6-%:N  
八. 中期总结 m!Y4+KTwD`  
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: 3A&: c/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xg(* j[ff3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hqDnmzG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Mi^/`1  
m>FP&~2  
4De2m iq  
$I0&I[_LzK  
M4H~]Ftn  
r;n^\[Ov0,  
九. 简化 y.>1r7  
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。 Z\[6 'R4.#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  E\5Cf2Ox  
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: )# os!Ns_A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tl6x@%\  
  +-*/&|^等 ]0o_- NI  
2. 返回引用。 TI5<' U)  
  =,各种复合赋值等 k,,Bf-?  
3. 返回固定类型。 D[p_uDIz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l=&\luNz  
4. 原样返回。 ZrNBkfe :  
  operator, qV{iUtYt  
5. 返回解引用的类型。 R4_BP5+  
  operator*(单目) d DrzO*a\  
6. 返回地址。 Mg~62u  
  operator&(单目) V}aZ}m{J  
7. 下表访问返回类型。 ~'#yH#o  
  operator[] M o?y4X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |=u }1G?  
  operator<<和operator>> 4e20\q_{  
50`=[l`V  
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。 zI7iZ"2a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L#k`>Qn2  
]q`'l_O  
template < typename Left > cj;k{ Moc  
struct value_return c BcZ@e;  
  { STjk<DP(  
template < typename T > yedEI[_4  
  struct result_1 Mp`!zwR  
  { [QDM_n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +\x}1bNS%j  
} ; $y_P14  
2{|mL`$04<  
template < typename T1, typename T2 > C2;Hugm4  
  struct result_2 Y3.^a5o  
  { jdf3XTw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GR,gCtG+L  
} ; jn]:*i;i  
} ; jPIOBEIG  
GZ1c~uAu  
&{e:6t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PfN[)s4F{R  
':d9FzGKa  
下面我们来剥离functor中的operator() cGM?r}zJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YZy%]i=1  
2TccIv  
return l(t) op r(t) TCI)L}L|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4N(iow4  
return op l(t) Dqg01_O9O  
return op l(t1, t2) OrY^?E  
return l(t) op %CV.xDE8  
return l(t1, t2) op K''2Jfm  
return l(t)[r(t)]  yJGnN g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jaL#  
/k.?x]Ab  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ^&7gUH*v  
单目: return f(l(t), r(t)); [:MFx6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0bfJD'^9RP  
双目: return f(l(t)); ne|N!!Dmk  
return f(l(t1, t2)); \Lg{GN.  
下面就是f的实现,以operator/为例 c[+uwO~  
m%%\k \  
struct meta_divide VmON}bb[zz  
  { MlV3qM@  
template < typename T1, typename T2 > B=)tq.Q7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )mu[ye"p  
  { BIxjY!!"  
  return t1 / t2; H;N6X y*~  
} y:YJv x6&4  
} ; q0*d*j F0u  
F;8Uvj  
这个工作可以让宏来做: x31Jl{x8\?  
.23Yqr'zT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?wVq5^ e  
template < typename T1, typename T2 > \ gaU(ebsE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iE#I^`^V  
以后可以直接用 | Zj=E$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ipD/dx.  
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 a8 .x=j<  
(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。。。) ~COd(,ul  
>Yx,%a@~R  
!bBx'  
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 mvu$  
y4%[^g~-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,56objaE  
class unary_op : public Rettype `Y,<[ Lnr  
  { X\1.,]O >  
    Left l; -r%k)4_  
public : A>C8whx  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,&LGAa  
O4oI&i 7  
template < typename T > @DuSii#.S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %I#[k4,N  
      { rnP *}  
      return FuncType::execute(l(t)); _ q^JjR  
    } }8dS[-.  
P"a9+ti+'  
    template < typename T1, typename T2 > q|QkJr <  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JgMYy,q8t  
      { 2h#_n'DV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5GwzG<.\^_  
    } bE1@RL  
} ; 5OC{_-  
Cznp(z  
}3=^Ik;x  
同样还可以申明一个binary_op }{F1Cr   
7gQ 2dp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #\&64  
class binary_op : public Rettype 2}6StmE }  
  { ^q\9HBHT  
    Left l; J_d!` Hhe  
Right r; 8B;HMD  
public : )|B3TjH C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kqZ+e/o>O9  
"]hQ\b\O  
template < typename T > w">-r}HnJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y\j5{;V  
      { u&r+ylbs I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6tN!]  
    } "f4atuuXa  
(tQ0-=z  
    template < typename T1, typename T2 > ]dL#k>$0q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6Gh3r  
      { 1? Im"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <CN+VXF  
    } - aQf( =  
} ; Lz=GA?lk[\  
j'q Iq;y  
7i88iT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )BmO[AiOM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jbTsrj"g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o,_R;'\E[a  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 f vr|<3ojo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! sJ7ZE-v]h  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Qn`Fq,uvL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v|wO qS  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .NT9dX  
下面是修改过的unary_op -$o4WSd~  
5?-@}PL!Y  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > {xCqz0  
class unary_op G'(8/os{  
  { HBcL1wfS  
Left l; ~ ":}Rs  
  %Iv*u sXP  
public : /yFs$t >9  
66|$X,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C]NL9Gq`  
|WsB0R  
template < typename T > tQ Ia6c4|  
  struct result_1 h.)o4(bO  
  { W5R /  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4(TR'_X(  
} ; :7)lgiM2  
V2IurDE  
template < typename T1, typename T2 > p>= b|Qy|  
  struct result_2 X*e<g=  
  { ;0-Y),  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 ![  
} ; 0%"sOth  
Q3 yW#eD  
template < typename T1, typename T2 > #L 9F\ <K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,g:\8*Y>'  
  { y28 e=i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Rp_)LA  
} -gVsOX0  
OpFm:j3  
template < typename T > B-W8Zq#4>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L% `lC]  
  { !uSG 1j" y  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'ARbJ1a  
} D\k'Eez  
pN#RTb8o  
} ; c&I"&oZ@&  
rA[wC%%  
LW*v/`@  
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 #T$yQ;eQ  
好啦,现在才真正完美了。 W \XLf,_+  
现在在picker里面就可以这么添加了: eWWfUNBSLX  
o((!3H{ D  
template < typename Right > y-lBaTE9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dQJ)0!B  
  { H1-eMDe  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i2X%xYv ^  
} tWaM+W  
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。 VQ^}f/A  
1s6L]&B  
XxLauJP K  
uO5y{O2W  
;- 6   
十. bind f8S!FGiNc  
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。 1`)e}p&  
先来分析一下一段例子 $HP<C>^Z8  
VRD:PVz  
z~Is E8  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  |: ,i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fzjAP7 y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4^_'LiX3[  
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。 9qI#vHA  
我们来写个简单的。 P~M<OUg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XB;C~:  
对于函数对象类的版本: $u%7]]Y^\  
!pxOhO.V  
template < typename Func > LGq T$ O|  
struct functor_trait fzZ`O{$8  
  { D]+]Br8  
typedef typename Func::result_type result_type; {8T/;K@  
} ; L&hv:+3N  
对于无参数函数的版本: AYGe`{  
A8T8+M:  
template < typename Ret > K(}g!iT)~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > EGxCNB  
  { b E6bx6=u  
typedef Ret result_type; 'J_`CS  
} ;  ,$(a,`s)  
对于单参数函数的版本: 2`U+ !  
pB'{_{8aA  
template < typename Ret, typename V1 > 'f-8P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /Jf}~}JP  
  { >G}g=zy@  
typedef Ret result_type; ff5 e]^,  
} ; CkR 95*  
对于双参数函数的版本: Y+!z]S/x  
 i)= \-C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @G^m+-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Hv-f :P O  
  { Dbw{E:pq  
typedef Ret result_type; D\^\_r):  
} ; hw2Sb,bY  
等等。。。 Zmz $ hr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7UsU03  
#j4RX:T*[  
template < typename Func > &vN^ *:Q  
struct func_return S#*aB2ZS  
  { N"A`tc5&  
template < typename T > X=jHH=</  
  struct result_1 7x#."6>Dy  
  { i,!tu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kp>fOe'KW  
} ; K#LDmC  
FK~*X3'  
template < typename T1, typename T2 > 65U&P5W  
  struct result_2 Ru@ { b`  
  { -8Hv3J'=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n!&F%|o^^  
} ; vP'#x  
} ; 0DX)%s,KO  
@1s 2# )l(  
3|PV.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _*++xF1  
cYz|Ux  
template < typename Func, typename aPicker > yq12"Rs  
class binder_1 #Wq@j1?  
  { #vzt6x@*  
Func fn; 6e%ZNw{#=  
aPicker pk; eI1C0Uz1  
public : ?g4S51zpp  
} p `A>  
template < typename T > jIck!  
  struct result_1 S,f:nLT  
  { Xa$-Sx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yOO@v6jO)  
} ; ,"5][RsOn  
RMlx[nsq  
template < typename T1, typename T2 > LAY~hF"  
  struct result_2 1!;4I@W(I)  
  { 7X<#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y'yGhpT~  
} ; ;%Kh~  
;]>a7o  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t8.^YTI  
]h'*L`  
template < typename T > ]/7#[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #N'bhs  
  { !+ (H(,gI  
  return fn(pk(t)); =-]NAj\  
} aSIoq}c(  
template < typename T1, typename T2 > S|]\q-qA&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dg#w!etB  
  { ]v#T9QQN  
  return fn(pk(t1, t2)); Bo0f`EC I  
} Z@0IvI  
} ; ZhFlR*EQ  
X'p%K/-m  
NUh+ &M  
一目了然不是么? UZ!It>  
最后实现bind 03gYl0B  
* BKIA  
|%uy{  
template < typename Func, typename aPicker > BK1I_/_!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wQYW5X  
  { f1|&umJ$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =g$%jM>35  
} cToT_Mk  
^bECX<,H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 EZ[e  a<  
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。 P98g2ak  
8;O/x  
十一. phoenix 3cc;BWvM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !-4VGt&c,  
o @nsv&i  
for_each(v.begin(), v.end(), NXOcsdcZu  
( ;)z+dd#3  
do_ *2 ~"%"C  
[ n( zzH  
  cout << _1 <<   " , " t@jke  
] q^6l`JJ  
.while_( -- _1), 8|tnhA]~  
cout << var( " \n " ) uP.dCs9-  
) bycnh  
); gw<u dhk  
P>'29$1'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: lQpl8>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor D&1(qi=x&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]xPy-j6C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^G NL:D%6d  
Ks-$([_F   
zGa V^X  
template < typename Cond, typename Actor > ,,;vG6^a  
class do_while  NG?g(  
  { T>w;M?`9K  
Cond cd; 8Yf=)  
Actor act; uG(XbDZZ1W  
public : EPU3Jban  
template < typename T > [0lO0ik>G  
  struct result_1 .:=5|0m  
  { !UHX? <3r  
  typedef int result_type; |OIU)53A-  
} ; p5J!j I=  
h]&o)%{4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _7 ^:1i~:.  
<(l`zLf4p  
template < typename T > YwZ ]J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [= Xb*~  
  { 0B"_St}3D  
  do w!OYH1ds]_  
    { uCc5)  
  act(t); &.JJhX  
  } YcW) D  
  while (cd(t)); Z61L;E  
  return   0 ; Px&)kEQ  
} ^(KDtc  
} ; f& Vx`oj  
&U\//   
qUk-BG8^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }O2P>Z?V  
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。 p ^Y2A  
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。 De<i 8/^=  
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。 GjbOc   
下面就是产生这个functor的类: Kf`/ Gc!  
[Xww`OUsh  
3e1%G#fu  
template < typename Actor > PoD/i@  
class do_while_actor &;U F,  
  { p,14'HS%@  
Actor act; I7W?}bR*6  
public : m,&2s-v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y w:=$e5  
fJ+4H4K  
template < typename Cond > lXXWQ=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YMj iJTl  
} ; O$X^Ea7~  
l=C|4@  
zm#%]p80f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 j|@8VxZ  
最后,是那个do_ 6O"y  
: :928y  
K4b2)8  
class do_while_invoker g`4WisL1n  
  { dw'P =8d  
public : o)8VJ\ &  
template < typename Actor > kArF Gb2c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O;.DQ  
  { " "S&zN  
  return do_while_actor < Actor > (act); (/7cXd@\6  
} YD#L@:&gv  
} do_; !ZY1AhGZ  
@]L$eOV_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S";}gw?r6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Eo@rrM:  
最后来说说怎么处理break和continue t-Ble  
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。 t-SZBNb  
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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