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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `lE8dwL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S#Pni}JD  
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, #tt*yOmiH  
Gn?<~8a  
?(j:F2dU~  
~YrO>H` B  
  class filler %3 $EV}dp  
  { ns !Mqcm  
public : kT4Tb%7KM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1bJrEXHXy  
} ; =xsTVT;sj  
;*8,PV0b_<  
2z0 27P-Q  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: U_C 1GT-|  
c o%-d  
*z\L  
zvnR'\A_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #x5?RHX56  
T0P_&E@X  
qEV>$>}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {Zy)p%j8  
:B]yreg  
<;nhb  
6'1m3<G_  
二. 战前分析 %w3"B,k'9D  
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。 V'&`JZK6  
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 5]yby"Z?}  
0Wc8\c  
Y|96K2BR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $:SSm $k  
  /* --------------------------------------------- */ :LEC[</yvl  
vector < int *> vp( 10 ); |(\T;~7'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dw]jF=u  
/* --------------------------------------------- */ 1=Nh<FuQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }:a:E~5y  
/* --------------------------------------------- */ E+e:UBeUV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,c9K]>8m`  
  /* --------------------------------------------- */ :J6lJ8w ?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |QB[f*y5  
/* --------------------------------------------- */ MGE8S$Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yRv4,{B}X>  
UCVdR<<Z  
| )M>;q   
A9\(vxxOpC  
看了之后,我们可以思考一些问题: <P1yA>=3`  
1._1, _2是什么? U/l3C(bc!  
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。 9B<aYp)  
2._1 = 1是在做什么? %{HeXe  
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。 pDV8B/{  
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。 FEwPLViso  
pW4$$2S?9  
hX9vtV5L  
三. 动工 1E]TH/JK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?0J&U4  
!rZ r:@  
5Sv;a(}  
*~SanL\  
template < typename T > ptMDhMVW  
class assignment 2U.'5uA"L  
  { )]M,OMYq-  
T value; <<l1 zEf@  
public : ,zVS}!jRhy  
assignment( const T & v) : value(v) {} ) o`ep{<t  
template < typename T2 > 9mRP%c#(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &Xh_`*]ox  
} ; }NpN<C+  
?8]g&V  
uyDPWnYk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {U"=}j(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {u)>W@Lr  
51-@4E2:l:  
*!m(oP  
@|'$k{i  
  class holder ,4--3 MU  
  { *w$3/  
public : :.u2^*<  
template < typename T > zX]l$Q+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n0Qp:_2z  
  { ?x/Lb*a^  
  return assignment < T > (t); g@Pq<   
} w=FU:q/  
} ; t;`ULp~&  
pS2u&Y"u|  
E24j(>   
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: a4n5i.;  
NOmFQ)/ &  
  static holder _1; "U/yq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 aNBwb9X  
KL./  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NQA2usb  
而不用手动写一个函数对象。 yKy )%i  
+j %y#_~  
qh+&Zx~  
^1yD&i'q  
四. 问题分析 my0iE:  
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。 Nt\0) &b  
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。 Lp(i&A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sX-@ >%l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @_wJN Qo`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ri\\Yb  
vR&b2G7o  
五. 问题1:一致性 Lrmhr3 w5  
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?| C80< L5\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =WHI/|&  
n5z|@I`S_  
struct holder {$#88Qa\-  
  { \}~71y}  
  // lF t^dl^  
  template < typename T > )x~ /qHt  
T &   operator ()( const T & r) const v!$:t<-5N  
  { ZtmaV27s/  
  return (T & )r; "l hj1zZ  
}  56MY@  
} ; r-*j"1 e  
fz A Fn$[  
这样的话assignment也必须相应改动: @vB-.XU  
*Q)-"]O(k  
template < typename Left, typename Right > MiR$N  
class assignment wWSo+40  
  { kBxEp/y  
Left l; ^!x! F  
Right r; -2(?O`tZ  
public : {3.n!7+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *nc3A[B#C  
template < typename T2 > =z]rZSq*o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #kh:GAp]  
} ; ens]?,`0  
! ,{zDMA  
同时,holder的operator=也需要改动: ;xiwyfqgE  
#oR`_Dm)P  
template < typename T > ~)n[Vf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B:Ft(,  
  { IsShAi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `SOQPAnK+;  
} U{/fY/kq  
^G2M4+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。 T?QW$cU!e:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3l,-n|x  
{M7`"+~w  
return l(rhs) = r; l($ 8H AJ  
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。 j S[#R_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jvAjnh#  
wy8Q=X:vP  
template < typename Tp > 7qZC+x6_L  
class constant_t LokH4A17U  
  { 9_nbMs   
  const Tp t; j"hEs(t  
public : K0>+-p oL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !>D[Y  
template < typename T > MBU|<tc  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^,mN-.W  
  { .@%L8_sMR  
  return t; _x1W\#  
} ^1vKhO+p$  
} ; LMx/0  
rsLkH&aM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,msP(*qoI  
下面就可以修改holder的operator=了 a!/\:4-uc  
#z _<{' P"  
template < typename T > M:/(~X{?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K;WQV,  
  { \Vroz=IT:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a/J Mg   
} M_Q`9  
aL*MCgb'  
同时也要修改assignment的operator() @eeI4Jz  
0ju-l= w  
template < typename T2 > D)?%kNeA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } WW{_D  
现在代码看起来就很一致了。 fP5i3[T  
s~2o<#  
六. 问题2:链式操作 ?jUgDwc(w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 VFx[{Hy  
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。 M2p|&Z%  
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。 <5}I6R;  
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。 Hg<aU*o;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :9ia|lN  
w8R7Ksn(  
template < typename T > wdfbl_`T  
struct result_1 Q~qM;l\i  
  { 1.k=ji$D0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L.yM"  
} ; axph]o@ y@  
.?5 ~zK  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: /<n7 iIK)  
Zi+FIQ(  
template < typename T > vA!IcDP"  
struct   ref #::+# G  
  { 0)g]pG8&ro  
typedef T & reference; > ^zNKgSQ  
} ; l0`bseN <  
template < typename T > m(MQ  
struct   ref < T &> T9& {s-3*  
  { >'W,8F  
typedef T & reference; u&uFXOc'  
} ; z9 Ch %A{  
{l!{b1KJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K$,<<hl  
6'kQ(r>  
template < typename T > BKtb@o~(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (wq8[1Wzup  
  { SyI~iW#Y1  
  return l(t) = r(t); &8l?$7S"_/  
} tt2 S.j  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Jh=.}FXnjL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )Cj1VjAg  
J-'XT_k:iM  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 WwTl|wgvyI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (|Gwg\r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ()Kaxcs?+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G!sfp}qW  
最后的布局是: C.:S@{sK  
                Add !KOa'Ic$V  
              /   \ IMbF]6%p(  
            Divide   5 Miw=2F  
            /   \ >Rt:8uurAG  
          _1     3 dR.?Kv(,E  
似乎一切都解决了?不。 '+{yg+#/wV  
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。 9q$^x/z!  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Xwo+iZ(a  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: C=r`\W  
tjRw bnT"  
template < typename Right > Z]Ud x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J5Zz*'av'  
Right & rt) const Z T*}KJm  
  { DFQ`(1Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T^#d;A  
} j0+D99{R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /cx'(AT  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 cq?,v?m  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 '@+q_v@Jl  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 QOUyD;0IW  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @0PWbs$  
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? BC_<1 c  
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: <)a$5"AP  
|-{e!&  
template < class Action > ]U'zy+  
class picker : public Action eDP&W$s#  
  { 4Ol1T(J#  
public :  24 [cU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *rw6?u9I  
  // all the operator overloaded r vq{Dfo=  
} ; qzORv  
 "O9n|B  
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。 %pOxt<  
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: Nb3O> &J  
HU/4K7e`  
template < typename Right > G7`mK}J7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >6&Rytcc]  
  { (z)#}TC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); b|k^   
} eQ)*jeD  
<5j%!6zo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > DeW{#c6  
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。 :oW 16m1`  
^CQp5kp]  
template < typename T >   struct picker_maker JBHPI@Qt%  
  { ?o6#i3k#'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `?[,1   
} ; Hp ;$fQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qTbc?S46pt  
  { <w*WL_P  
typedef picker < T > result; x%H,ta%  
} ; ws QuJrG  
f$5pp=s:n  
下面总的结构就有了: /%7&De6Xg  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 P"}"q ![  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 *PFQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 XefmC6X  
至此链式操作完美实现。 Nc[N 11?O  
Yc6.v8a  
j -"34  
七. 问题3 vN_ 8qzWk  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 V'dw=W17V  
F/LMk8RgR  
template < typename T1, typename T2 > =~W=}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n,s 7!z/  
  { >L "+8N6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "WtYqXyd  
} n!SHExBp  
3HcduJntl  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4bw4!z9G  
#ucb  
template < typename T1, typename T2 > \I}EWI  
struct result_2 _4nm h0q4  
  { 0k5uqGLXe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "LkBN0D  
} ;  tKh  
<ty]z!B  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? m`$Q/SyvG  
这个差事就留给了holder自己。 cvT@`1  
    #rr!A pJ  
LxWd_B  
template < int Order > [.Fq l+  
class holder; \ %MsG  
template <> 8* #$ 3e  
class holder < 1 > T2rBH]5  
  { o6~JAvw  
public : Y}2Sr-@u  
template < typename T > [kxOv7a  
  struct result_1 j6k"%QHf  
  { f2M*]{N  
  typedef T & result; UA~ 4O Q]  
} ; Uz rf,I[  
template < typename T1, typename T2 > +zLw%WD[l  
  struct result_2 3< 6h~ek )  
  { *ej< 0I{  
  typedef T1 & result; bnanTH9-  
} ; b$*2bSdv0<  
template < typename T > [dFcxzM-N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {n|Uf 5  
  { @+p(%  
  return (T & )r; MXEI/mDYK  
} EN/t5d  
template < typename T1, typename T2 > 1HAnOy0   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4<E <sD  
  { C$C>RYE?.  
  return (T1 & )r1; 5|pF*8*  
} A:Gd F-;[  
} ; :WQlpLn  
#l: 1R&F  
template <> gCG #?f  
class holder < 2 > X2% (=B  
  { R'>@ja*  
public : 0MxK+8\y  
template < typename T > 3)?WSOsL :  
  struct result_1 -+Yark  
  { f`/('}t  
  typedef T & result; ?r8hl.Z>  
} ; .%.7~Nu,  
template < typename T1, typename T2 > 55$';gh,9  
  struct result_2 7(tsmP  
  { Nz`v+sp  
  typedef T2 & result; _JNYvng m  
} ; q%$p56\?3  
template < typename T > U{[YCs fk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )b2O!p  
  { aD'Ax\-  
  return (T & )r; u'_}4qhCC;  
} VzHrKI  
template < typename T1, typename T2 > C3f\E: D)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mb\(52`)Q  
  { '2<r{  
  return (T2 & )r2; cYC^;,C &|  
} &$_!S!Sa/  
} ; V!^0E.?a  
wik<# ke  
%3#C0%{x  
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> >。 {y6h(@I8\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y&Fg2_\">  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: leH 7II9  
x`@`y7(  
return l(i, j) = r(i, j); 3rMJC\h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) JJbd h \  
H2#o X  
  return ( int & )i; M")/6PH8  
  return ( int & )j; lA/-fUA  
最后执行i = j; a*.#Zgy:lK  
可见,参数被正确的选择了。 kI@<H<  
GxG~J4  
$rr@3H+  
"uIaKb  
@Bhcb.kbq  
八. 中期总结 \( {'Xo >(  
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: (Y7zaAG]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +BL46 Bq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 LOfw #+]d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -40X3  
$,, PF/N8c  
a%b E}  
>|kD(}Axf  
YkB@fTTS  
E/%"%&`8j  
九. 简化 fDqT7}L  
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。 t4v'X}7q]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zEW+1-=)+7  
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: [yQ%g;m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [NO4Wzc  
  +-*/&|^等 23L>)Q  
2. 返回引用。 ^ `Ozw^~  
  =,各种复合赋值等 !^su=c  
3. 返回固定类型。 GVnDN~[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YuknZ&Q  
4. 原样返回。 2y^:T'p  
  operator, -#;xfJE  
5. 返回解引用的类型。 -X$EE$:  
  operator*(单目) V27RK-.N!  
6. 返回地址。 Ta?}n^V?;  
  operator&(单目) EC,`t*<  
7. 下表访问返回类型。 *qO) MpG{  
  operator[] TMPk)N1Ka  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T Q4L~8  
  operator<<和operator>> }5oI` 9VT  
6 V0Ayxg7  
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。 #d\&6'O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #vV]nI<MF.  
? F #&F  
template < typename Left > 65~E<)UJ  
struct value_return l|gi2~ %Y  
  { EA6l11{Gk1  
template < typename T > L7 }nmP>aR  
  struct result_1 ;HXk'xN  
  { $-1ajSVJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o(jLirnk  
} ; Zhfg  
sS}:Od  
template < typename T1, typename T2 > NLL"~  
  struct result_2 (Fzy8 s  
  { ~bb6NP;'L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #4$YQ  
} ; zG ='U  
} ; J Ah!#S(  
`~u=[}w  
^w1+b;)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "PI;/(kR  
G:$kGzhJ  
下面我们来剥离functor中的operator() C 6 \  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,6g{-r-2  
n~yKq"^  
return l(t) op r(t) ?(=|!`IoO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,#ZPg_x?1  
return op l(t) <7J3tn B  
return op l(t1, t2) x7zc3%T's  
return l(t) op ?;W"=I*3  
return l(t1, t2) op u5}:[4N%I  
return l(t)[r(t)] /C!~v!;e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q ][kD2  
u9S*2'  
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: }NC$Ce  
单目: return f(l(t), r(t)); Y0,{fw<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u?72]?SM  
双目: return f(l(t)); %;QK5L   
return f(l(t1, t2)); ZSQiQ2\)  
下面就是f的实现,以operator/为例 8m iJQIq  
JE9v+a{7  
struct meta_divide cwzkA,e@  
  { x!GDS>  
template < typename T1, typename T2 > aF?_V!#cT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #1J ,!seJ  
  { ZiuD0#"!  
  return t1 / t2; LD[\eJ _  
} @3c'4O   
} ; tjtvO@?1-  
q$" u<  
这个工作可以让宏来做: a.%ps:  
g]&fyB#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G]aey>)  
template < typename T1, typename T2 > \ a%`Yz"<lQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ++,I`x+p  
以后可以直接用 >WLX5i&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4Y59^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 eWv:wNouk  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) QY)p![6Fj  
h623)C;  
m@+v6&,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 m^L!_~  
bQ3<>e\%B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kfas4mkc  
class unary_op : public Rettype xwD`R *  
  { <MG&3L.[  
    Left l; `:3nF'  
public : [G8EX3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A-4;$ QSm  
-b!Z(}JK  
template < typename T > >C_G~R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #^VZJ:2=|  
      { iqB5h| `  
      return FuncType::execute(l(t)); bh5D}w  
    } z# &1>  
"v?F4&\ 8  
    template < typename T1, typename T2 > | I:@:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &mtt,]6C_  
      { 8zeeC eIU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6ZE`'pk<  
    } 'v<v6vs  
} ; 9+9g(6  
rAP="H<  
LGuZp?"  
同样还可以申明一个binary_op >Du=(pB  
cy@R i#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eef&ZL6g  
class binary_op : public Rettype >(P(!^[f  
  { Zfk]Z9YO  
    Left l; f$^wu~  
Right r; "[7-1}l  
public : 6HBDs:   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ( gg )?  
}kQ{T:q4  
template < typename T > j=T8 b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %`k [xz  
      { +0U=UV)U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A{;"e^a-^l  
    } P9 HKev?y  
,u>LAo0  
    template < typename T1, typename T2 > 9soEHG=P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C~4SPCU  
      { '|=Pw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3m75mny  
    } '6vo#D9M  
} ; rK'Lvt@w  
V~*>/2+  
# &)H&H}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 &c!6e<o[p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wi+Q lf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DgcS@N  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 >ye.rRZd`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h[qZM  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }=v4(M`%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l4i 51S"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !;8Y?c-D  
下面是修改过的unary_op s9"X.-!  
Vx.c`/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !%M,x~H  
class unary_op v@Eb[7Kq/1  
  { \:Tq0|]Px  
Left l; @2. :fK  
  :|kO}NGM  
public : w;}5B~).  
bP-(N14x+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *~ IHVU  
\Y"S4<"R  
template < typename T > 7/a7p(   
  struct result_1 `lE&:)  
  { TYD( 6N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X@[5nyILf  
} ; p5E okh  
($`IHKF1.l  
template < typename T1, typename T2 > r=3`Eb"t  
  struct result_2 %[KnpJ{\  
  { d+)LK~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N KgEs   
} ; k-3;3Mq  
9^g8VlQdT  
template < typename T1, typename T2 > 2~hdJ/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ):hz /vZ  
  { CC!`fX6z>h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]t!v`TH  
} MkFWZ9c3  
9;XbyA]  
template < typename T > -w2^26 ax  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Z:3xb&>   
  { V C VqUCc  
  return OpClass::execute(lt(t)); <-N eusx%  
} }2S!;swg+  
G3|23G.~)(  
} ; uY)4y0  
KL?<lp"  
i#YDdz  
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 [V_mF  
好啦,现在才真正完美了。 }N -UlL(  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;p*L(8<YI  
%P1zb7:8  
template < typename Right >  dEXhn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const j,].88H  
  { +7OE,RoQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $I-iq @  
} YhglL!p C  
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。 o7+<sL  
0P$19T N  
&/uakkS  
=3hJti9[  
"fNv(> -7s  
十. bind YRZw|H{>t  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `::j\3B&Y-  
先来分析一下一段例子 7Y~5gn  
3@eI? (N  
IA1O]i S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9VaSCB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5C*Zb3VG4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u]B b^[  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fU.hb%m)Q\  
我们来写个简单的。 vQXF$/S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  gHUW1E  
对于函数对象类的版本: @:hWahMy  
}1CO>a<  
template < typename Func > .w m<l:  
struct functor_trait nC/T$ #G  
  { ocW`sE?EED  
typedef typename Func::result_type result_type; Rbm+V{EF&  
} ; =fBr2%qK  
对于无参数函数的版本: j }^?Snq  
YA8/TFu<_  
template < typename Ret > vA*NJ%&`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xop\W4s_  
  { w\t  
typedef Ret result_type; .q]K:}9!\  
} ; :1iXBG\  
对于单参数函数的版本: t?uw^nV3E  
6*ZZ)W<  
template < typename Ret, typename V1 > ,h3,& ,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %u|Qh/?7  
  { \<%FZT_4~  
typedef Ret result_type; g5Hsz,x  
} ; r Z5eXew6  
对于双参数函数的版本: 0Z%<H\Z  
84Hm PPt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jS/$ o?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *OE>gg&?Nh  
  { n |,}   
typedef Ret result_type; SR)@'-Wd  
} ; ^n]?!BdU  
等等。。。 XnvaT(k7Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )^^}!U#|e  
6d 8n1_  
template < typename Func > f;ycQc@f  
struct func_return qn\>(&  
  { H @E-=Ly  
template < typename T > uqy~hY  
  struct result_1 P|)SXR  
  { 2gjA>ET`N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]Otl(\v(h  
} ; KQqQ@D&n  
w@f_TG"Vt  
template < typename T1, typename T2 > }fxH>79g  
  struct result_2 z<P#dj x  
  { R ?\8SdJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `wG&Cy]v  
} ; }`^<ZNkb/  
} ; Z=sAR(n}~  
CUw 9aH  
ck<4_?1]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 oq<#  
CnA*o 8w  
template < typename Func, typename aPicker > _H3cqD  
class binder_1 CblL1q8  
  { h; unbz  
Func fn; gA) F  
aPicker pk; +l3 vIN  
public : eZJOI1wNp  
C"mb-n 7s  
template < typename T > ;NPb  
  struct result_1 n2O7n @8  
  { >\p}UPx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ) DLK<10  
} ; 6ensNr~ea  
V+K.' J ^@  
template < typename T1, typename T2 > ,zyrBO0 Eq  
  struct result_2 \)"qN^we  
  { IH0^*f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T<=\5mn  
} ; p]g/iLDZ  
mLYB6   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ) D`_V.,W  
?8nG F%p  
template < typename T > 6%xl}z]o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QtzHr  
  { ozo8 Tr  
  return fn(pk(t)); *ZEs5`x  
} ?{dno=  
template < typename T1, typename T2 > 8ksDXf`.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0\o'd\  
  { Y+7v~/K=  
  return fn(pk(t1, t2)); 0nd<6S+fs  
} /L8=8  
} ; {gn[ &\  
5VcYdu3  
$_UF9 l0  
一目了然不是么? +$'/!vN  
最后实现bind }bTMeCgI  
7> QtO  
m4 (Fuu  
template < typename Func, typename aPicker > W2k~N X#@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'huLv(Uu  
  { N!3f1d7RQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M>#{~zr  
} lo#,zd~  
*$1)&2i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1&<@(S<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 G~Sfpf  
/_|1,x-Kx  
十一. phoenix kShniN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZjK~s)RC  
7$;$4.'  
for_each(v.begin(), v.end(), |"< I\Vs:  
( UTt#ltun?  
do_ yiq#p "Hs  
[ 2o/`8+eJu  
  cout << _1 <<   " , " *GhRU5  
] %ab79RS]C  
.while_( -- _1), wGH@I_cy>  
cout << var( " \n " ) 6>I.*Qt \l  
) 4@I]PG  
); O#\> j  
96avgyc  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (YOgQ)},  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor d8#j@='a*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nz\fN?q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EoeEg,'~F  
as4NvZ@+r  
M}Mzm2d#`  
template < typename Cond, typename Actor > (% P=#vZ  
class do_while d#Ajb  
  { M6sDtL9l  
Cond cd; =*Xf(mhc  
Actor act; @\?f77Of6  
public : 6pR#z@,  
template < typename T > .)w0C%]  
  struct result_1 K7c8_g*>4=  
  { -huZnDN  
  typedef int result_type; }q W aE  
} ; 8B/9{8  
@ `D6F;R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w ZAXfNA  
tqCg<NH.!m  
template < typename T > AtDrQ<>y'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nif' l/@"  
  { m=B0!Z1xx  
  do 9K<a}QJP  
    { YPnJldVn  
  act(t); `F8;{`a  
  } Vz]=J;`Mz  
  while (cd(t)); ,r;d{  
  return   0 ; ^ZUgDQduc  
} .`N` M9  
} ; -<]_:Kf{;&  
NfF:[qwh  
)fc"])&8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Po. BcytM  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 oH0F9*+W  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7,UFIHq  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 PSS/JFZ^  
下面就是产生这个functor的类: z,YUguc|  
-U[`pUY?f  
5O ;^Mk|  
template < typename Actor > MWh+h7k'  
class do_while_actor .WyX/E$I^!  
  { ^!_7L4&y  
Actor act; ':)j@O3-  
public : PJ:5Lb<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $ywh%OEH  
+N:6wZ7<f  
template < typename Cond > xGv,%'u\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]},Q`n>$  
} ; J&65B./mD9  
wg0.i?R-]  
9XvM%aHs:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -Bv1}xf=6  
最后,是那个do_ dt&Lwf/  
l(\8c><m  
]f-'A>MC  
class do_while_invoker 00a<(sS;  
  { #'J7Wy  
public : C+m^Z[  
template < typename Actor > f?^Oy!1]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y"p-8RVk{  
  { B\ >}X_\4  
  return do_while_actor < Actor > (act); JO{- P  
} 42wC."A  
} do_; lv_%  
qZ_fQ@   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ` +BaDns  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <sYw%9V  
最后来说说怎么处理break和continue `yXx[deY  
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。 RdvTtXg  
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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