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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8>Cr6m   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wPA^nZ^}9c  
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, ]c.w+<  
wQ}r/2n|^  
_P>YG<*"kQ  
#[93$)Gd!  
  class filler IGlR,tw_/  
  { i5,iJe0cA  
public : ).T&fa"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >=~\b  
} ; 2]>O ZhS  
zM'eqo>!c>  
@<.@ X*#I  
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: Gw M:f/eV  
!`DRJ)h  
I \:WD"  
&V"oJ}M/a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ll:UIxx  
ZnG.::&:  
h^M_yz-f  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s|[>@~gXk  
'h>uR|  
9t`;~)o  
$TQhr#C]  
二. 战前分析 &!!*xv-z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 LQ+/|_(.  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ?jx]%n fV  
VF]AH}H8I  
T1LYJ]5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F:{*4b  
  /* --------------------------------------------- */ HU3:6R&  
vector < int *> vp( 10 ); Dk1& <} I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5!-TLwl`j\  
/* --------------------------------------------- */ %fS9F^AK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Oy6fl'FIt  
/* --------------------------------------------- */ 0-2|(9 Kc  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i\R0+ O{  
  /* --------------------------------------------- */ OM*_%UF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y\|#Lu>B  
/* --------------------------------------------- */ &C 9hT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4aW@c<-r?  
FpoH m%+  
P4zo[R%4  
60D36b(  
看了之后,我们可以思考一些问题: nJD GNm,  
1._1, _2是什么? Z\&f"z?L  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 sD|l}f  
2._1 = 1是在做什么? h Yu6PWK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z;0~f<e%  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 X{9^$/XsJ  
q z)2a2C  
|Uh8b %  
三. 动工 #&3,T1i`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7Ai?}%b-  
O-iE0t  
sNf& "C!;  
  f XD+  
template < typename T > @d75X YKu  
class assignment |tXA$}"L8  
  { 4l D$'`  
T value; UaT%tv>}8#  
public : m[DQ;`Y  
assignment( const T & v) : value(v) {} tbrU>KCBD  
template < typename T2 > tgRj8 @  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jhu &Wh  
} ; ((y|?Z$  
N0`9/lr|  
[Nyt0l "z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $d?+\r:I{,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2q f|+[X  
@gUp9ZwtH  
U,P_bz*)  
k.J%rRneN  
  class holder ofvR0yV  
  { UwN Vvo  
public : BN/ 4O?jD9  
template < typename T > C]^Ep  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w)btv{*  
  { k"wQ9=HP7  
  return assignment < T > (t); qxL\G &~  
} 7 qKz_O  
} ; ~!S3J2kG{  
)^(*B6;z5  
bcIae0LZ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: iL/c^(1  
hlVye&;b8  
  static holder _1; st'T._  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \#sD`O  
05UN <l]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5_yQI D%Sq  
而不用手动写一个函数对象。 TnW`#.f  
D9rQ%|}S  
6BE,L  
.i0K-B  
四. 问题分析 kpOdyn(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 hp dI5  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 K_Y-N!h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >e]g T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (;NJ<x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ChBf:`e  
,H7X_KbFD4  
五. 问题1:一致性 oFk2y^>u  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "N4^ ^~s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?hoOSur+  
P^Hgm  
struct holder +Y;P*U}Qg[  
  { c:Ua\$)u3,  
  // 2+]5}'M  
  template < typename T > ,EqQU|  
T &   operator ()( const T & r) const "Ih3  
  { HU0.)tD  
  return (T & )r; -@Ap;,=  
} GwWK'F'2  
} ; z/?* h  
mF~T?L"  
这样的话assignment也必须相应改动: _[:6.oNjIe  
g)Z8WH$;H3  
template < typename Left, typename Right > }U]jy  
class assignment {i;,Io7 W  
  { `kKssU<  
Left l; 8}%F`=Y0  
Right r; =vThtl/azD  
public : iUkUo x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5(;Y&?k  
template < typename T2 > )W\)37=.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I| TNo-!$  
} ; $<*) 5|6  
pyEQb#  
同时,holder的operator=也需要改动: 2- iY:r  
&61U1"&$R  
template < typename T > lZzW- %K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Bc>j5^)8w  
  { m\teE]8x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4[ uqsJB  
} e=]SIR()`  
l5z//E}W  
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。 _{|a<Keq|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hY}Q|-|  
zDF Nx:h  
return l(rhs) = r; GrF4*I`q  
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。 <H64L*,5'7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :8S;34Y;  
74e=zW?  
template < typename Tp > 0nc(2Bi  
class constant_t hB [bth  
  { >N&{DJmD  
  const Tp t; #.8v[TkKq  
public : A %w9Da?B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fECV\Z  
template < typename T > _z p<en[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =7!s8D,[  
  { qI'pjTMDY  
  return t; (Jp~=6&lKf  
} Y7G sL7I  
} ; =DwLNyjU4  
'O a3 6@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gUiO66#x  
下面就可以修改holder的operator=了 ._+cvXy  
t{;2$z 0  
template < typename T > bRo<~ rp%  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7i5B=y7b  
  { '}agi.z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); w4L()eP#?=  
} }L0 [ Jo:  
(bm^R-SbB  
同时也要修改assignment的operator() OvH:3 "Sdy  
EBhdP  
template < typename T2 > |v+z*}fKw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9J:|"@)N  
现在代码看起来就很一致了。 l|q-kRRjn  
d` GN!^  
六. 问题2:链式操作 AA\)BNM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <B@NSj  
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。 F .S^KK  
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。 m .++nF  
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。 iEn:Hh)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1dvP2E  
` wa;@p+j8  
template < typename T > MlTC?Rp#  
struct result_1 NuOA'e+i  
  { 3a:Hx| Yg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _2KIe(,;  
} ; 'Agw~ &$  
w|dfl *  
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: ss-W[|cHU  
9]Jv >_W*  
template < typename T > e&sH<hWR  
struct   ref e5mu-  
  { <^s31.&p  
typedef T & reference; 8K4^05*S   
} ; *+v*VH  
template < typename T > &JX<)JEB=<  
struct   ref < T &> X~IilGL8:  
  { zk<V0NJIL*  
typedef T & reference; stG +4w  
} ; Cm;cmPPl  
y)zZ:lyIq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l/3=o}8q  
^cZ< .d2  
template < typename T > }NDl~5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GVhqNy   
  { KHx2$*E_  
  return l(t) = r(t); cs6oD!h  
} <M9NyD`  
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。 2hV -h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :uo)-9_  
%N Q mV_1  
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 ]x)!Kd2>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {.Qv1oOa  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D%+yp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s[GHDQ;!  
最后的布局是: RB4n>&Y  
                Add _1[Wv?  
              /   \ 89>}`:xS^  
            Divide   5 'goKYl#1Q  
            /   \ LZ wCe$1  
          _1     3 ]Ea-MeH  
似乎一切都解决了?不。 3qTr|8`s  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 TG;[,oa  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _-BP?'lN  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: \k5"&]I3  
7c"Csq/]I  
template < typename Right > y pEMx'p  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Dtd~}-_Q  
Right & rt) const SY|K9$M^  
  { pO *[~yq5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t+ w{uwEY  
} Yuw:W:wY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?j8!3NCl}  
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。 s,r|p@^  
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。 `U|7sLR  
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。 Xfg3q.q  
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。 t Cb34Wpf  
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? n UmyPQ~  
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: c5%}* "z  
Gtaa^mnxD  
template < class Action > =/K)hI!u  
class picker : public Action inh:b .,B  
  { ^mn!;nu  
public : @<eKk.Y?+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /-v ;  
  // all the operator overloaded G@/iK/>5|`  
} ; |!] "y<  
fV4rVy8  
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。 z'l HL  
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: ~;9n6U  
{@CQ (  
template < typename Right > -+{[.U<1jk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Tr_gc~  
  { $F^VtCx2&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F%<*a,m6g  
} !`%j#bv  
XA<h,ONE?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ="78#Wfj2  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 MO$y st?fK  
W:8MqVm34  
template < typename T >   struct picker_maker )T"Aji-hy  
  { ;[;WEA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t@R[:n;+  
} ; k 6M D3c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > el`?:dY H  
  { lIS`_H}  
typedef picker < T > result; zHA::6OgPN  
} ; N `:MF 9  
Yw#fQFm  
下面总的结构就有了: IQU1 JVk Z  
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。 @]q^O MLY  
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。 [L X/O@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 zoi0Z  
至此链式操作完美实现。 ;&<N1  
la<.B^  
_^Q!cB'~/`  
七. 问题3 ^7 \kvW  
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。 x?o#}:S  
g;=VuQuP|  
template < typename T1, typename T2 > xI{fd1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t3<8n;'y:  
  { 27N;>   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~(v5p"]dj  
} a%.W9=h=M(  
tkZUjQIX  
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: !O%!A<3  
!b_(|~7Lc  
template < typename T1, typename T2 > OGg\VV'  
struct result_2 F/ZFO5C%  
  { |P]W#~Y-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }O7sP^  
} ; we[+6Z6J  
D(ItNMc Ku  
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? =s":Mx,o  
这个差事就留给了holder自己。 rlR!Tc>  
    Fc@R,9  
"'bl)^+?,  
template < int Order > YA,~qT|  
class holder; MrB#=3pT  
template <>  "x9yb0  
class holder < 1 > .F8[;+  
  { O Ol:  
public : `2]0 X#R  
template < typename T > pk9Ics;y  
  struct result_1 1v|-+p42  
  { VA[EY`8  
  typedef T & result; )KE  
} ; &*>.u8:r  
template < typename T1, typename T2 > ^O*-|ecA  
  struct result_2 tnobqL'  
  { :pdX  
  typedef T1 & result; V5(_7b#z``  
} ; aGC3&c[Wx  
template < typename T > rs?Dn6:;B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JrOx nxd^  
  { j yD3Sa3  
  return (T & )r; z.8nYL5^}  
} WGn=3(4  
template < typename T1, typename T2 > .fJ8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N-QS/*C.~  
  { 7tlK'j'  
  return (T1 & )r1; k5E2{&wZ  
} 3bWGWI  
} ; _Z]l=5d  
'wEQvCS  
template <> <z\SKR[  
class holder < 2 > |Jn|GnM  
  { fYjmG[4  
public : Q// @5m_  
template < typename T > *"WP*A\1  
  struct result_1 |:5O|m '  
  { '(@q"`n  
  typedef T & result; ZwBz\jmbP  
} ; IMwV9rF  
template < typename T1, typename T2 > KbLSK  
  struct result_2 $h p UI  
  { %CHw+wT&  
  typedef T2 & result; +]cf/_8+s  
} ; } doAeTZ  
template < typename T > 3GF67]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eZOR{|z  
  { .4^+q9M  
  return (T & )r; _aevaWtEx  
} ^}Vc||S  
template < typename T1, typename T2 > }y6@YfV${  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nDdY~f.B  
  { ~'lT8 n_  
  return (T2 & )r2; IOZw[9](+  
} Ztmh z_u7  
} ; =!q]0#  
F2}Fuupb.  
_jG|kjFTc  
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> >。 buX(mj:&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pF8$83S  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: t$nJmfzm  
k)-+ZmMOh  
return l(i, j) = r(i, j); m@XX2l9:9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ISC>]`  
`[5xncZ-  
  return ( int & )i; |1!fuB A  
  return ( int & )j; tV(iC~/  
最后执行i = j; -:%QoRC y  
可见,参数被正确的选择了。 ((A@VcX  
0a89<yX  
"O>~osj  
b5)^g+8)w  
"b`#RohCi  
八. 中期总结 dh`s^D6Q>  
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: [T_[QU:A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 e#Ao] gc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jdG2u p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HSNj  
;S U<T^a  
^slIR!L  
LSc^3=X  
8_!qoW@B  
,nYa+e  
九. 简化 E~}H,*)  
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。 }PK4 KRn  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P1[.[q/-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: DGGySO6=$e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5go)D+6s  
  +-*/&|^等 I[&x-}w  
2. 返回引用。 s U`#hL6;  
  =,各种复合赋值等 .5; JnJI  
3. 返回固定类型。 Pr} l y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [8za=B/  
4. 原样返回。 kEq~M10  
  operator, )q_,V"  
5. 返回解引用的类型。 dY}5Kmt  
  operator*(单目) HE+'fQ!R  
6. 返回地址。 MXaik+2  
  operator&(单目) >bV3~m$a+  
7. 下表访问返回类型。 ?<t?G  
  operator[] dYISjk@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8i] S[$Fc  
  operator<<和operator>> (Z>?\iNJ  
mh"PAp  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 o=Z:0Ukl]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *Hn=)q  
zqj|$YNC  
template < typename Left > Fxa{ 9'99  
struct value_return +!u9_?Tp  
  { JvXuN~fI{[  
template < typename T > poafGoH-Y  
  struct result_1 WVyDE1K <  
  { uB"B{:Kz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .>;??BG}  
} ; W^3 Jg2gE  
\"ogQnmz  
template < typename T1, typename T2 > 0"e["q{|  
  struct result_2 p+iNi4y@  
  { 9`92 >  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; EgG3XhfS  
} ; 00;SK!+$  
} ; ef*Z;HI0  
Y`22DFO  
/F.<Gz;w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &,{ >b[  
l\L71|3"g  
下面我们来剥离functor中的operator() [O\ )R[J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3L==p`   
b&yuy  
return l(t) op r(t) 0Md.3kY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) % m6qL  
return op l(t) 1@I#Fv  
return op l(t1, t2) #Db^*  
return l(t) op VM5'd  
return l(t1, t2) op VTL_I^p  
return l(t)[r(t)] U:~]>B $  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pSQX  
<[ dt2)%L>  
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: " TCJT390  
单目: return f(l(t), r(t)); h(kPf ]0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wclj9&k  
双目: return f(l(t)); k+[oYd  
return f(l(t1, t2)); J1(SL~e],  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~c v|,  
+vJ}'uR3P  
struct meta_divide }8 ;,2E*z  
  { H5d@TB, `  
template < typename T1, typename T2 > 56YqYu.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ='.b/]!_  
  { vxf09v{-  
  return t1 / t2; ABoB=0.l  
} nt_Cb*K<  
} ; K+ /wJ9^B  
fCu;n%   
这个工作可以让宏来做: U4dfO=  
*?Wz/OJ0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~h<T0Zc  
template < typename T1, typename T2 > \ 6miXaAA8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xr.;B`T0\'  
以后可以直接用 :KC]1_zqR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -}xK> ["  
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 mW)kWuOO  
(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。。。) 3BK 8{/  
x2fqfrr_]  
/Cwwz  
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 f8K0/z  
&b:y#gvJ:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z{BgAI,  
class unary_op : public Rettype GNHXtu6  
  { uUp>N^mmVH  
    Left l; 4#W$5_Ny  
public : 7?g({]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  IN6L2/Q  
Vq#0MY)2gS  
template < typename T > g'km*EV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jp_)NC/~g  
      { Cs"ivET  
      return FuncType::execute(l(t)); ~~WY?I-  
    } g@O?0,+1  
ShtV2}s|  
    template < typename T1, typename T2 > PY4">~6\i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OPUrz?p2C  
      { {gEz;:!):  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f[NxqNn  
    } G?~Yw'R^8  
} ; WUYU\J&q3  
rUV'DC?eE  
Qg1kF^=  
同样还可以申明一个binary_op ' "%hX&]5  
=saRh)EM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  fZap\  
class binary_op : public Rettype =j w?*  
  { d+h~4'ebv  
    Left l; +`S_Gy  
Right r; evE:FiDm(j  
public : ]n1#8T&<*z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8:I-?z;S  
StNA(+rT  
template < typename T > +Y+fM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0%rE*h9+  
      { wmbG$T%k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (@ BB @G  
    } 4Af7x6a;  
DcRoW  
    template < typename T1, typename T2 > b~ig$!N]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @QpL*F  
      { { .i^&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Rbgy?8#9  
    } V@G|2ZI  
} ; UaXIrBc  
;\13x][  
=mwAbh)[7n  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ] -C*d$z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ea" -n9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1'&HmBfcb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 B&!>& Rbx  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~t*_  
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。。。 _Nz?fJ:$@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y9i+EV  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) X+\=dhn69  
下面是修改过的unary_op #Ph8 ?  
?` ebi|6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1,P2}mYv  
class unary_op UBnHtsM  
  { P 2x.rukT|  
Left l; xOxyz6B\  
  +:C.G[+  
public : Qdc#v\B  
FgP{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +*qTZIXj  
Y,4?>:39J  
template < typename T > K.?S,qg  
  struct result_1 {A MAQ  
  { A$zC$9{0I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?56;<%0  
} ; s<C66z  
5}9rpN{y  
template < typename T1, typename T2 > <pT1p4T<  
  struct result_2 Y!u">M#@  
  { dqt}:^L*0g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }p9#Bzc  
} ; ZD?LsD3  
zU|'IW&  
template < typename T1, typename T2 > 5NK yF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }&Xf<6  
  { IQ~EL';<w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZOJ7 ^g  
} ,/p .!+  
)q{e L$  
template < typename T > i94)DWZ^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6l|SGt\  
  { Q^lgtb  
  return OpClass::execute(lt(t)); M~saYJio  
} \S?;5LacZ  
1$yS Ii  
} ; 2+YM .Zl  
S U P  
u69G #  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug :N4?W}r.  
好啦,现在才真正完美了。 ,{RWs^W2  
现在在picker里面就可以这么添加了: %LL?'&&  
P=4o)e7E!  
template < typename Right > t .XuH#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~05(92bK  
  { OBM&N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cbx( L8  
} 1[?xf4EMG  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 bFIv}c+;  
j4D`Xq2 X  
M1Th~W9l  
{`% q0Nr  
y2x)<.cDP  
十. bind _cc9+o  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 wqQrby<  
先来分析一下一段例子 >$A,B  
VsRdZ4  
N?%FVF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kgFx  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _~b]/]|z#N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Oimq P  
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。 (Vy`u)gG  
我们来写个简单的。 M ~6k[ew  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ot!*,%sjQ  
对于函数对象类的版本: VSc)0eyn  
Z#_VxA>]v  
template < typename Func > $olITe"$g  
struct functor_trait G9c2kX.Bf  
  { rEs Gf+4  
typedef typename Func::result_type result_type; -hO[^^i9  
} ; ='.G,aJ9  
对于无参数函数的版本: 0yKPYA*j  
;u?H#\J,  
template < typename Ret > hL/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > lH oV>k  
  { 4,6nk.$yN  
typedef Ret result_type; \8-PCD  
} ; m-|~tve  
对于单参数函数的版本: F!6;< !&h  
 gm@%[  
template < typename Ret, typename V1 > dO[pm0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nc>Ae`"(  
  { 6[C>"s}Ol  
typedef Ret result_type; ]0@ J)Z09  
} ; q;qY#wD@  
对于双参数函数的版本: JiHk`e`  
eRwm>l"fVV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^Ea^t.c}_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > i<uk}  
  { P*8DM3':  
typedef Ret result_type; )@.6u9\  
} ; UYOR@x #  
等等。。。 Iqm QQ_KH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,OaPrAt-  
h*zHmkFR  
template < typename Func > JdA3O{mT)  
struct func_return 2sqNTuO6,|  
  { gPM<LO`;i  
template < typename T > )XL}u4X  
  struct result_1 @D&}ZV=J  
  { MF~Tr0tOC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]bb`6 \h  
} ; Ft$tL;  
;Quk%6;[N  
template < typename T1, typename T2 > &H@OLyC  
  struct result_2 d"4J)+q  
  { tcS7 @^'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x[H9<&)D  
} ; r081.<  
} ; &o*f*(C2  
w 7 j hS  
>Sh"/3%q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1W2hd!J7C  
{nlqQ.jO  
template < typename Func, typename aPicker > x*z$4)RP  
class binder_1 Lr`G. e  
  { El`f>o+EJ  
Func fn; aY@st]p  
aPicker pk; C Ejf&n  
public : ax+P) yz  
h"+|)'*n  
template < typename T > +oMe\wYR$r  
  struct result_1 LTc= D  
  { XDrNc!XN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s+yX82Y  
} ;  } h0 )  
O E56J-*}x  
template < typename T1, typename T2 > a6fqtkZ x  
  struct result_2 00)=3@D  
  { jZvQMW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8g CQ0w<  
} ; P~"`Og+  
]f"l4ay@M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x_TtS|   
,k5b,}tN  
template < typename T > XQ]5W(EP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 92HxZ*t7km  
  { a\m@I_r.N  
  return fn(pk(t)); Vr=c06a2  
} w$5#jJX\  
template < typename T1, typename T2 > SecZ5(+=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ? 3 l4U  
  { =9ISsI\Y6  
  return fn(pk(t1, t2)); ` d[ja,  
} fhZD#D  
} ; oAgO 3x   
gqf*;Z eU  
pK~K>8\  
一目了然不是么? hVAP )"5  
最后实现bind S4?N_"m9  
s1eGItx[w  
y-iuOzq4  
template < typename Func, typename aPicker > s-He  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >=_Z\ wA  
  { _DK%-,Spu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W6m oFn  
} 'y?(s+  
'v"{frh   
2个以上参数的bind可以同理实现。 )./%/ _*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。 i2EXE0;  
J c~{ E  
十一. phoenix ? }2]G'7?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KF"&9nB  
>6(91J  
for_each(v.begin(), v.end(), P7Ws$7x  
( Nuw_,-h  
do_ |oSx*Gh  
[ :u7y k@  
  cout << _1 <<   " , " uZ-yu|1  
] 6-@ X  
.while_( -- _1), Y!6,ty'  
cout << var( " \n " ) ]~SOGAFW  
) JPX5Jm()  
); *@|EaH/  
:Sx!jx>W  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )PU?`yLTr  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #UcqKq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +([ iCL  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CmNd0S4v  
NiwJ$Ah~X  
#O< 2wMb2<  
template < typename Cond, typename Actor > gt9{u"o  
class do_while luyU!  
  { 6Y|jK< n?H  
Cond cd; ",\,lqV  
Actor act; 4$+9Wv  
public : FBYA d@="2  
template < typename T > 75t\= 6#  
  struct result_1 M8 E8r  
  { ?2b*F Qe  
  typedef int result_type; HY,+;tf2r  
} ; Z2]ySyt]  
`2X#;{a:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  lqO"  
{o?+T );Z  
template < typename T > 6}YWM]c%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^&'&Y>  
  { )vFJx[a<n`  
  do wj fk >  
    { jrMY]Ea2`  
  act(t); r?s,  
  } 8\BCC1K  
  while (cd(t)); `3Gjj&c  
  return   0 ; %d5;JEgA:g  
} LeA=*+zP[  
} ; a$7}_kb  
LCrE1Q%VP  
vxxa,KR/y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y;+5cn C  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @iZ"I i&+  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Cz2OGM*mz?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *uAsKU  
下面就是产生这个functor的类: qsjTo@A  
*[Ld\lRj  
+X4O.6Mn  
template < typename Actor > OIK14D:  
class do_while_actor ,r{[lD^  
  { y`?{ 2#1H  
Actor act; Im;8Abf  
public : 9{?L3V!+r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V[R33NYG  
YlW~  
template < typename Cond > oJ cR)H  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KLI(Rve24  
} ; E$-u:Z<-  
!$"DD[~\  
`.f {V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 | fMjg'%{}  
最后,是那个do_ c5K@<=?,E  
_`>F>aP  
D}SYv})Ti  
class do_while_invoker EK^B=)q6:W  
  { ;- D1n  
public : 9]AiaV9  
template < typename Actor > biCX: m+_?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3Zm'09A-.  
  { -_bHLoI  
  return do_while_actor < Actor > (act); h&3*O[`  
} Ex'6 WN~kD  
} do_; %[:\ZwT,-  
v$R+5_@[l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FhZ^/= As  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i<N[sO  
最后来说说怎么处理break和continue _~aFzM  
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。 I$K?,   
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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