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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  W,)qE^+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9S[Tan|  
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, as| MB (  
eEkbD"Q  
RJZ4fl  
%O3 r>o=  
  class filler D*#r V P  
  { ' 5"`H>[  
public : %j?<v@y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a=3{UEi'o  
} ; +']S  
!U !}*clYL  
zos#B30  
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: @VcSK`  
T5di#%: s  
2*1s(Jro  
~2*8pb 4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $:MO/Su z{  
B%Sp mx8  
K%"cVqb2V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0UT2sM$  
?QXo]X;f&  
D2}nJFR ]  
{CR'Z0  
二. 战前分析 .4wp  
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。  )7Ed }6%  
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 \ >(;t#>  
JR j%d&^}  
8o;9=.<<~u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X`k[ J6  
  /* --------------------------------------------- */ u)fmXoQ  
vector < int *> vp( 10 ); f i3<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K r&HT,>B  
/* --------------------------------------------- */ i3} ^j?jA2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]gQ4qu5  
/* --------------------------------------------- */ 5:H9B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?pv}~>  
  /* --------------------------------------------- */ DHV#PLbN$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T9+ ?A l  
/* --------------------------------------------- */ +}@HtjM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [UHDN:y  
cHMS[.=;  
Y+tXWN"8  
=NzA2td  
看了之后,我们可以思考一些问题: m ,U`hPJ  
1._1, _2是什么? @"#W\m8  
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。 6"W~%FSJX  
2._1 = 1是在做什么? }]H_|V*f  
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。 <j.bG 7  
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。 oA&V,r  
{>c O&eiCt  
$h-5PwHp  
三. 动工 bG0t7~!{E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #`mo5  
pc w^W  
|mfQmFF  
"3v[\M3  
template < typename T >  98os4}r  
class assignment D`lTP(] y  
  { /)PD+18  
T value; )vK %LmP  
public : 8 ]N+V:  
assignment( const T & v) : value(v) {} B{SzC=4f}  
template < typename T2 > G8lR_gD"!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~Cj55S+  
} ; ?*z#G'3z1  
:sBg+MS  
g(Jzu'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $Rsf`*0-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hb"t8_--c  
)BY\c7SG  
5xi f0h-`  
Fr)G h>  
  class holder ?s("@dz_  
  { ]iuM2]  
public : 3I?? K)Yl  
template < typename T > (@dh"=Lt\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qcz7IA  
  { Poacd;*  
  return assignment < T > (t); rs3Uk.Z^ '  
} M? oK@i  
} ; tqE LF  
Dqe/n_Z  
W$0<a@  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: fi%u]  
6v0^'}  
  static holder _1; OZ1+`4 v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 O edL?4  
tH<v1LEZN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pAYH"Q6~)I  
而不用手动写一个函数对象。 dvk? A$  
tqIz$84G  
s&p*.I]@>  
Te~"\`omJ3  
四. 问题分析 a $g4 )0eS  
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。 d(w $! $"h  
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。 u7&r'rZ1_!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U6 "U^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c@:r\]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LF0gy3  
mk1;22o{TX  
五. 问题1:一致性 H>e?FDs0*R  
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?| 'N],d&fu^^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Uq&ne 1  
@YP\!#"8  
struct holder f8)D|  
  { \@Gyl_6^  
  // UHz*Tfjb  
  template < typename T > . x~tEe  
T &   operator ()( const T & r) const #JGy2Hk$^  
  { W?G4\ubM3<  
  return (T & )r; r+0"1\f3  
} l'VgS:NT  
} ; wYhWRgP  
y>u+.z a|  
这样的话assignment也必须相应改动: gy _86y@  
~ -Rr[O=E  
template < typename Left, typename Right > V# |#% 8  
class assignment R)t"`'6|  
  { @?{n`K7{`  
Left l; f 5_n2  
Right r; L._I"g5 H9  
public : Nm#VA.~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $g _h9L  
template < typename T2 > A L}c-#GG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dh%C@n:B  
} ; \i "I1xU  
R5G~A{w0  
同时,holder的operator=也需要改动: Y*3qH]  
bmc1S  
template < typename T > 7(eWBJfTo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Fg?Gx(g4  
  { =V_} z3b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $ # @G!  
} N- ?U2V  
3`J?as@^8  
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。 B @UaaWh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1#Dpj.cO#  
_$0<]O$  
return l(rhs) = r; jwTb09  
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。 D*`|MzlQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;or(:Yoc-  
`Te n2(D  
template < typename Tp > Wk'KN o  
class constant_t k _hiGg  
  { 18Pc4~ >0  
  const Tp t; =XJ SE+ 7  
public : Q0!gTV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J:'cj5@  
template < typename T > WO)rJr!C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6t TLyI$+  
  { r`i<XGPJ%  
  return t; KB7CO:  
} 9<WMM)  
} ; f/?# 1  
4 Yc9Ij  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vd SV6p.d  
下面就可以修改holder的operator=了 .jZmQtc  
>; nE.]  
template < typename T > De4UGX  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const IQoz8!guh:  
  { 85m[^WGyh  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v@LK3S/!3  
} $/5Jc[Ow  
R"Hhc(H  
同时也要修改assignment的operator() )}=`Gx5+  
cG,B;kMjo  
template < typename T2 > 1s=M3m&H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K/+5$SjF  
现在代码看起来就很一致了。 K&9|0xt  
*ZKI02M  
六. 问题2:链式操作 y;yXOE_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^T)HRT-k  
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。 7tfMD(Q]e/  
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。 ly}6zOC\  
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。 ?2%d;tW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct h5U@Ys  
fr;>`u[;  
template < typename T > /lx\9S|  
struct result_1 hkJ4,.  
  { (i1FMd}G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1@P/h#_Vr  
} ; k)b}"' I  
c#$B;?  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 05LVfgJ'q  
{tV)+T  
template < typename T > %8>s:YG  
struct   ref 4gb2$"!  
  { &kHp}\  
typedef T & reference; {^Vkxf]  
} ; BP,"vq$'+  
template < typename T > [95(%&k.Q  
struct   ref < T &> PSI5$Vna4p  
  { wRgmw 4  
typedef T & reference; rBkLwJ]  
} ; \s<{V7tq  
2w'Q9&1~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y]P'; C_eP  
wP/&k`HQ#i  
template < typename T > 'LpJ:Th  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tlV>  
  { #Bg88!-4  
  return l(t) = r(t); A9Q!V01_  
} |[CsLn;  
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。 =GL}\I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]U!vZY@\  
:@rE&  
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 4!i`9w$$"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `L`qR,R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sD7Qt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;3U-ghj  
最后的布局是: & 1p\.Y  
                Add UZi^ &  
              /   \ gYA|JFi  
            Divide   5 &8_]omuNV  
            /   \ TUIj-HSe  
          _1     3 bTHKMaGWC  
似乎一切都解决了?不。 c$rkbbf~V  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0Jm6 r4s?  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 KiT>W~  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ,a eQXI#@  
8;ke,x  
template < typename Right > K}tl,MMU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .X\p;~H 5  
Right & rt) const `utv@9 _z  
  { k<Z^93 S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @*]l.F   
} ^ llZf$`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {E-.W"t4  
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。 "XT7;!  
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。 ]|it&4l  
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。 Tz4,lwuWX7  
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。 uz-,)  
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? +D[|L1{xb  
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: '$YB -  
+>/ariRr  
template < class Action > rdhK&5x*  
class picker : public Action =dx!R ,Bw  
  { _Db=I3.HJ  
public : CL.JalR`b  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K#rfQ0QK/!  
  // all the operator overloaded K*&M:u6E  
} ; Py$Q]s?\1  
{YC!pDG  
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。 Ehi)n)HhG"  
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: k{;"Aj:iL  
mE'y$5ZxY  
template < typename Right > ye:pGa w  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /x,gdZPX  
  { e:fp8 k<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 91qk0z`N  
} Ef{rY|E  
<cNXe4(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > WSi`)@.X O  
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。 J( JsfU4  
G3'>KMa.  
template < typename T >   struct picker_maker ?YWfoH4mS  
  { , (dg]7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +%Q:  
} ; ,A`d!{]5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0{^vqh.La  
  { 1 rKKph  
typedef picker < T > result; &E0L7?l  
} ; 6E/>]3~!  
wwrP7T+d  
下面总的结构就有了: dE19_KPm[j  
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。 jWJq[l  
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。 0<_|K>5dS|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $3<,"&;Ecs  
至此链式操作完美实现。 6w(Mb~[n  
+KgoLa  
rt%?K.S/  
七. 问题3 Ko_Sx.  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 '?=SnjMX  
XI:8_F;Q  
template < typename T1, typename T2 > F1)B-wW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vQ/}E@?u  
  { yI/2 e[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }P(RGKQ Z"  
} :xJ]# t..  
qX{"R.d  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: oNQ;9&Z,^2  
wgfA\7Z  
template < typename T1, typename T2 > b~fX=!M  
struct result_2 bwo-9B  
  { gwhd) .*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 1{l18B`  
} ; Ri4t/H  
2w\$}'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? J@D5C4>i  
这个差事就留给了holder自己。 #[0:5$-[  
    ?3X!  
ddvSi 6  
template < int Order > pYZ6-s  
class holder; QR4rQu  
template <> A tl`J.;G  
class holder < 1 > :W]?6=  
  { aEU[k>&  
public : ]@X5'r"  
template < typename T > z@;]Hy  
  struct result_1  W%LTcm  
  { ?&;d#z*4  
  typedef T & result; *z[G+JX  
} ; XndGe=O  
template < typename T1, typename T2 > >2h|$6iWP  
  struct result_2 X8~dFjhX  
  { *uHL'Pe;m  
  typedef T1 & result; T'\B17 :*  
} ; RrrW0<Ed  
template < typename T > u.;zz'|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^kZfE"iE2  
  { "<o[X ?u  
  return (T & )r;  :VwU2  
} x g=}MoX  
template < typename T1, typename T2 > 2VmQ%y6e"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =B4,H=7Spf  
  { HUqG)t*c1  
  return (T1 & )r1; Oop5bg  
} F*V<L   
} ; <!b~7sZkTc  
RtVy^~=G  
template <> r /v'h@  
class holder < 2 > <;O=h; ~|  
  { ]=\Mf<  
public : m|q?gX9R  
template < typename T > +./c=o/v  
  struct result_1 zogtIn)  
  { Ow7NOhw  
  typedef T & result; RC 7|@a  
} ; *Q2;bmIc  
template < typename T1, typename T2 > C!Cg.^;  
  struct result_2 9~+A<X]Hd  
  { 7sP;+G  
  typedef T2 & result; O7@CAr  
} ; Eu/~4:XN  
template < typename T > 6k6M&a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const / hUuQDJ  
  { 5G.Fi21 b  
  return (T & )r; Bz}Dgbb  
} fw>@:m_bK  
template < typename T1, typename T2 > !iKR~&UpAL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u] C/RDTH  
  { TymE(,1  
  return (T2 & )r2; hUirvDvX  
} Y.I-h l1<r  
} ; zJ{?'kp  
6o@}k9AN  
89@\AjI  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 8N<0|u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W{E2 2J}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,#3}TDC  
kp3(/`xP  
return l(i, j) = r(i, j); _\E{T5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Gvo(iOU  
@$FE}j_  
  return ( int & )i; |1^>n,C  
  return ( int & )j; _^4\z*x  
最后执行i = j; rkhQoYZ[  
可见,参数被正确的选择了。 dz/' m7  
@|Z:7n6S  
:xw2\:5~0  
O v3W;jD  
9k\`3SE  
八. 中期总结 =! v.VF\;  
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: ;t47cUm6j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jvx9b([<sG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J6x\_]1:*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 216+ tX5Z  
M=[/v/M=  
2m. RM&TdB  
H <CsB  
i^P@?  
Z J(/cD  
九. 简化 Z=%+U _,  
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。 YwGc[9=n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r\]yq -_  
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: NfLvK o8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l,uYp"F,ps  
  +-*/&|^等 eeIh }t>[  
2. 返回引用。 x4v@Kk/  
  =,各种复合赋值等 w+Ve T@  
3. 返回固定类型。 8+vZ9!7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L'{;V\d  
4. 原样返回。 A.7:.5Cx'  
  operator, Dd|}LV  
5. 返回解引用的类型。 g-'y_'%0G  
  operator*(单目) zx^]3}  
6. 返回地址。 h}xUZ:  
  operator&(单目) #1R_* Uh  
7. 下表访问返回类型。 }aYm86C]  
  operator[] 9@AGx<S1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %VYQz)yW  
  operator<<和operator>> G)gf +)W  
A(duUl~  
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。 `}o4&$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~^/zCPy[w  
J5LP#o(V  
template < typename Left > U -~%-gFC  
struct value_return GypZ!)1  
  { 8xhXS1  
template < typename T > GZT}aMMSJ  
  struct result_1 }C>Q  
  { 1"46O Cu{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i} 96, {  
} ; P8NKp O\  
>JT{~SRB|Y  
template < typename T1, typename T2 > U`q[5U"  
  struct result_2 ^B@4 w\t  
  { zjgK78!<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gd<8RVA  
} ; oTZ?x}Z1  
} ; "?,3O2t  
FD(zj^*  
6QdNGpN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O%v(~&OSl  
^ )N[x''a  
下面我们来剥离functor中的operator() ^&<~6y}U^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .;WJ(kB\U  
(ohkM`83k  
return l(t) op r(t) THH rGvb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3(P^PP8  
return op l(t) 475yX-A  
return op l(t1, t2)  N>`+{  
return l(t) op "M6a_rZ2W  
return l(t1, t2) op FW7+!A&F  
return l(t)[r(t)] i]GBu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !s,<h U#  
c 5P52_@  
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: c?) pn9  
单目: return f(l(t), r(t)); 6A M,1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); l^xkXj  
双目: return f(l(t)); qGkrG38K  
return f(l(t1, t2)); ~ C5iyXR  
下面就是f的实现,以operator/为例 $gDp-7  
n ! qm  
struct meta_divide $N;!. 5lX3  
  { Lhl) pP17  
template < typename T1, typename T2 > a#H=dIj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^ vI|  
  { R+]p -NI^  
  return t1 / t2; %9M; MK  
} D{o1G?A  
} ; d_J?i]AP|'  
iMx+y5O  
这个工作可以让宏来做: Y=X"YH|  
MSeO#X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wI>JOV7  
template < typename T1, typename T2 > \ L:YsAv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1 hZM))  
以后可以直接用 y:4Sw#M%(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xmKa8']x  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 yG&kP:k<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) S "oUE_>  
<6/XE@"   
q<>2}[W  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 UEo,:zeN[  
}SitT\%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w%S<N  
class unary_op : public Rettype 5K'EuI)  
  { 7i{Rn K6*  
    Left l; rQ}4\PTi  
public : qIjC-#a=m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |L;'In  
:EgdV  
template < typename T > CW\o>yh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6AUzS4O  
      { I#eIm3Y?  
      return FuncType::execute(l(t)); R,Zuy( g  
    } hD<z^j+  
?d+B]VYw  
    template < typename T1, typename T2 > ;YZw{|gsh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SJU93n"G/  
      { n!Y.?mU6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ZfT%EPoZ:  
    } -Qnnzp$]  
} ; nWFp$tJ/R  
mMN oR]  
lNsPwyCoj  
同样还可以申明一个binary_op EfDo%H^!j  
?; )(O2p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _Fl]zs<  
class binary_op : public Rettype pE `Q4:<A  
  { 6$PfX.Fh  
    Left l; OD\x1,E)I  
Right r; CyG@  
public : w**.8]A"N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >qtB27jV  
A!^K:S:@  
template < typename T > /bCrpcH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YD@V2gK  
      { tB(Q-c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !c6 lP'U  
    } 1<\cMY6  
p00\C  
    template < typename T1, typename T2 > Rp`}"x9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l^$:R~gS  
      { PNc200`v4_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); vJ"@#$.  
    } 9q* sR1  
} ; Br#]FB|tD  
] {NY;|&I'  
,6t0w|@-k  
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 aF'Ik XG d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g?=B{V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Fi5,y;]R  
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。 Ce5 }+A}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gFDP:I/`  
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。。。 u85y;AE,(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A1Q]KS@  
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) 2#+@bk>^{  
下面是修改过的unary_op xmiF!R  
R63"j\0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y}1|/6eJ  
class unary_op &OI=r vDmo  
  { .\U+`>4av  
Left l; ZLL0 6p   
  Nq*\{rb  
public : 0w+hf3K+:  
c"O\fX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L7D'wf  
g"T~)SQP  
template < typename T > 2Y wV}  
  struct result_1 5j ]}/Aq  
  { {xM%3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~]"}s(J;  
} ; Q;5\( 0w5  
$oxPmELtpe  
template < typename T1, typename T2 > W:5m8aE\  
  struct result_2 vO0ql  
  { R1P,0Yf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WO)K*c1F  
} ; $u3N ',&  
4uNcp0  
template < typename T1, typename T2 > k ,<L#?,a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0.@/I}R[  
  { #h r!7Kc;N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U Ciq'^,  
} 1]hMA\x  
)3..7ht3^5  
template < typename T > <CA lJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PKjA@+  
  { iicrRGp3  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9l,Gd  
} p^L6uM  
qbP[  9  
} ; vxqMo9T  
Szg<;._J  
#Jm_~k  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug k*-+@U"+  
好啦,现在才真正完美了。 Hfc^<q4a.  
现在在picker里面就可以这么添加了: {qx"/;3V  
QGLm4 Wl9  
template < typename Right > .IKK.G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _&dGo(B  
  { aB'<#X$x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); sL\|y38'  
} pnqjAT GU  
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。 &rNXn?>b  
5mFi)0={y  
:_e.ch:4  
g` h>:5]  
MI@ RdXkY  
十. bind zM@iG]?kc  
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。 2<988F  
先来分析一下一段例子 *50Ykf  
Aga7X@fV(  
hVGakp9WE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ho(Y?'^t3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _OrE{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Y/$SriC_+'  
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。 _8S).*  
我们来写个简单的。 J@Orrz2q#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: % tJ?dlD'  
对于函数对象类的版本: X`aED\#\h  
.7kVC  
template < typename Func > \\/X+4|o'  
struct functor_trait AVcZ.+?  
  { u{3KV6MS  
typedef typename Func::result_type result_type; S((8DSt*  
} ; He]F~GXP  
对于无参数函数的版本: ntF(K/~Y  
GB !3Z  
template < typename Ret > "^trHh8=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~z aV.3#  
  { ~P/G^cV3s  
typedef Ret result_type; L9kSeBt  
} ; tjTF?>^6|  
对于单参数函数的版本: [2FXs52  
)Tb;N  
template < typename Ret, typename V1 > pD>3c9J'^F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J`x9 XWYw  
  { kh5V&%>?  
typedef Ret result_type; d")r^7  
} ; 8WyG49eic  
对于双参数函数的版本: S`l CynGH  
9<YB &:<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )8k6GO8|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nut7b  
  { Kp&d9e{ Yc  
typedef Ret result_type; ?_^9e  
} ; % idnm  
等等。。。 @ =,J6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $"UAJ-  
H{}6`;W  
template < typename Func > pTN_6=Y"  
struct func_return \ agC Q&  
  { ?3|ZS8y  
template < typename T > h]=chz  
  struct result_1 <B fwR$  
  { rcbixOT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C4G)anT  
} ; '*-SvA\Cx  
 I&v B\A  
template < typename T1, typename T2 > ~kHir]jc  
  struct result_2 ;zOZu~Q|'  
  { Qz<-xe`o8]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Hc+<(g   
} ; S2NsqHJr  
} ; bHMlh^{`%  
fSP~~YSeU  
]I]dwi_g)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _ <~05Eh  
'0=U+Egp  
template < typename Func, typename aPicker > 4 '+)9&g  
class binder_1 ~W#f,mf  
  { $K iMu  
Func fn; kQb0pfYs  
aPicker pk; QxkfP%_g  
public : :C&?(HJ&r  
af_zZf!0  
template < typename T > 4R0_%x6vG  
  struct result_1 t"L:3<U7  
  { \Dc\H )  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v_ J.M]  
} ; tb i;X=5  
/qCYNwWH9  
template < typename T1, typename T2 > J\%:jg( m  
  struct result_2 Z  b1v  
  { f"tO*/|`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PU>;4l  
} ; 4a 5n*6G!  
YU"Am !  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 226s:\d  
&l.^UQ   
template < typename T > jn7} jWA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /}VQzF  
  { *K)v&}uw  
  return fn(pk(t)); ;z?XT \C$  
} 2iGRw4`_a  
template < typename T1, typename T2 > p"JSYF 9]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }iC~B}  
  { :@/fy}!  
  return fn(pk(t1, t2)); pqs)ueu  
} W@G[ gS\T  
} ; I*ej_cFQ^  
}n.h)Oz  
pta%%8":  
一目了然不是么? |B n=$T]  
最后实现bind .$yw;go3  
Q\oUZnD$=  
}}2 kA  
template < typename Func, typename aPicker > {)[i\=,`{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1_t Dp& UO  
  { . 9 NS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q! ,do2T  
} D;L :a`Y  
TM}F9!*je  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D6vn3*,&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7^; OjO@8  
d#*5U9\z  
十一. phoenix Z^|C~lp;n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bXfOZFzq)  
"VeUOdNA>  
for_each(v.begin(), v.end(), d5%*^nMpY  
( 1^;h:,e6  
do_ rEf\|x=st:  
[ "tark'  
  cout << _1 <<   " , " 4Rm3'Ch  
] W>~%6K>p  
.while_( -- _1), H>] z=w~  
cout << var( " \n " ) Pjy?&;GvT  
) Mz^s^aJEE  
); |:?.-tq  
o ,!"E^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: So^`L s;S  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor pxbNeqK@p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hK"=~\,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lEDHx[q  
I Q L~I13  
=, 0a3D6b  
template < typename Cond, typename Actor > 9e&#;6l  
class do_while F:g{rm[  
  { 3azc`[hl  
Cond cd; )eEvyU  
Actor act; p^:Lj9Qax  
public : #R8l"]fxr?  
template < typename T > L1xD$wl  
  struct result_1 iK]g3ew|  
  { ^zJ. W  
  typedef int result_type; OW}A48X[+  
} ; StL[\9~:  
gB(W`:[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9O Q4\  
TxvPfU?  
template < typename T > kn"x[{d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =QfKDA  
  { aX%Zuyny  
  do hN53=X:  
    { hn|E<  
  act(t); eh>E).  
  } UT~2}B9fc  
  while (cd(t)); E, fp=.  
  return   0 ; (3h*sd5ly  
} @>@Nu g2   
} ; +E~`H^  
Z ~9N  
PoJyWC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f5 %&  
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。 =)YYx8gR  
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。 'lk74qU$  
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。 UK>=y_FYO  
下面就是产生这个functor的类: SU'9+=_$  
xUpb1 R  
\#jDQ  
template < typename Actor > wKlCx  
class do_while_actor "T u[n\8  
  { -C}59G8  
Actor act; ~k0)+D}  
public : *F*fH>?C#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0|!<|N<  
B9DxV>mr\r  
template < typename Cond > ;cn.s,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GKhwn&qCKb  
} ; \,gZNe&Vv  
-!>ZATL<B  
bMZn7c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g <4M!gi  
最后,是那个do_ 9sj W  
8@KFln )[  
SWsv,  
class do_while_invoker Mgs|*u-5  
  { V8$bPVps  
public : u2B W]T]  
template < typename Actor > ,M&0<k\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ti|++oC/&  
  { #(+HSZm  
  return do_while_actor < Actor > (act); i;zGw.;Q  
} 9*+0j2uhQ  
} do_; llfiNEK5;  
/_OZ1jX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x5z4Yv^ m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !b->u_  
最后来说说怎么处理break和continue fKz"z{\,0  
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。 {kl{mJ*  
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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