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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CfVL'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q8uq%wf  
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, "T h;YJu  
m.<or?l'y>  
j{johV+`8  
%<r}V<OeR  
  class filler BSy{"K*M  
  { O0s,)8+z5D  
public : W*?qOq {  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h(^c5#.  
} ; Z ;[xaP\S  
S;u.Ds&  
4 9HP2E  
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: qL <@PC.5  
i3pOGa<  
v2a(yH  
i'10qWz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Hy -)yR  
~Ye nH  
TRJTJM_k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M`7[hr  
n/`!G?kvI  
)L7[;(gQ  
lANi$ :aE  
二. 战前分析 !/ dH"h  
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。 XB@i{/6K  
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 [XH,~JZJj  
gvPHB+#A  
S(^YTb7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &kn?=NW  
  /* --------------------------------------------- */ _z1Qr?cY  
vector < int *> vp( 10 ); 7IQa Xcl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'T(Q  
/* --------------------------------------------- */ @$Yk#N;&(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {NcJL< ;tS  
/* --------------------------------------------- */ VbTX;?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~*J <lln  
  /* --------------------------------------------- */ Dm$SW<!l|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4.Fh4Y:$'  
/* --------------------------------------------- */ um%s9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); mY[*Cj3WJ  
atW^^4 :  
xAO\'#m  
df {\O* 6  
看了之后,我们可以思考一些问题: HR?bnkv|id  
1._1, _2是什么?  @' %XdH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 i[MBO`FF  
2._1 = 1是在做什么? K9Onjs% U  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 SL`; `//  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }_-tJ.  
 !VXy67  
+Z-{6C  
三. 动工 X-Ev>3H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,% 'r:@'  
.JTRFk{W  
}D`ZWTjDay  
Ui-Y `  
template < typename T > 4=`1C-v?q  
class assignment t=My=pG  
  { V|F/ynJfA  
T value; ~C3J-z<  
public : |eg8F$WU  
assignment( const T & v) : value(v) {} UtC<TBr  
template < typename T2 > \ So)g)K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e>6W ^ )  
} ; o( mA(h  
8N$Xq\Da+>  
eD3\>Y.z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C3N1t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YMy**  
W#kyD)(F  
iQ1[60?)T  
Wb#<ctM>  
  class holder L>&{<M_  
  { pAq PHD=  
public : O*lIZ,!n  
template < typename T > <AiE~l| D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 68w~I7D>  
  { Z-pZyDz  
  return assignment < T > (t); mey -Bn  
} YXmy-o >  
} ; 1(*+_TvZ  
x^i97dZS^"  
1HqN`])l/j  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: t/%[U,m  
tUW^dGo.  
  static holder _1; 6i~<,;Cn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UUM:*X  
ydRS\l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ! ,{N>{I  
而不用手动写一个函数对象。 &j/,8 Z*  
&~x|w6M]J  
xRO9o3  
Snn4RB<(  
四. 问题分析 3u 7A(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 j|qdf3^f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 U#sv.r/L}3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 69Z`mR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7l09  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^^24a_+2  
d_f*'M2Gv  
五. 问题1:一致性 <Wj /A/  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \d:Uq5d)0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x_/l,4_  
BeD>y@ it  
struct holder L_+ Fin  
  { nB[B FVkU  
  // 0S }\ML  
  template < typename T > 4PR&67|AH_  
T &   operator ()( const T & r) const V?>&9D"m  
  { {w,<igh  
  return (T & )r; 7|bBC+;(  
} YguW2R=6]  
} ; FPZ@6  
@at*E%T[  
这样的话assignment也必须相应改动: "(~fl<;  
OwgPgrV  
template < typename Left, typename Right > !\$4A,  
class assignment EFu$>Z4  
  { k Q_Vj7  
Left l; 9x(t"VPuS  
Right r; &|Rww\oJ  
public : 7fd,I%v  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "jq6FT)O  
template < typename T2 > o4j!:CI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L$ ^ew0C  
} ; v}z^M_eFm  
\<y|[  
同时,holder的operator=也需要改动: -]YsiE?r  
Nr"GxezU+A  
template < typename T > 0C"2?etMx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7|[Dr@.S  
  { . S;o#Zw*R  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t:,lz8Y~  
} C.H(aX)7  
*+2BZ ZwT  
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。 Z^J)]UL/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .lI.I  
P.=Dd"La  
return l(rhs) = r; 4{ZVw/VP,-  
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。 yFDt%&*n^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: naeppBo  
X 3XTB*  
template < typename Tp > P8 w56  
class constant_t }XRfHQk  
  { ^L\w"`,~  
  const Tp t; up~p_{x)Q  
public : 5g'aNkF6>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  j~cG#t]  
template < typename T > gF;C% }  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )U0I|dx  
  { 5l(@p7_+  
  return t; eSW}H_3  
} 3.=o}!  
} ; b"w2 2%  
B < HD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e;"%h%'  
下面就可以修改holder的operator=了 jCg4$),b  
6pZ/C<Y|W  
template < typename T > YW8Odm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8)b*q\ O'  
  { n2["Ln mO  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Np.<&`p!  
} &s\/Uq  
q^QLNKOH"  
同时也要修改assignment的operator() (8~Hr?1B  
3#F"UG2,_  
template < typename T2 > / =v1.9(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C [8='i26  
现在代码看起来就很一致了。 I=YZ!*f/`  
$UdFm8&  
六. 问题2:链式操作 7L]Y.7>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^5FwYXAxi  
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。 wqX!7rD/g)  
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。 -.Z;n1'^  
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。 2e({%P@2?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FuFICF7+C  
Rp}Sm,w(  
template < typename T > Q[aBxy (  
struct result_1 H^$7=  
  { 5<oV>|*@{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ik=bgEF  
} ; ag!q:6&  
rC,ZRFF  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: #g1,U7vv8  
;M *G  
template < typename T > 1ZWr@,\L  
struct   ref i*+N[#yp  
  { XNl!?*l5?l  
typedef T & reference; nfE4rIE4  
} ; >[P`$XkXd4  
template < typename T > edlsS}8^  
struct   ref < T &> UGA` `;f  
  { i/,IG+4vI  
typedef T & reference; 2rS`ViicD  
} ; CraD  
v0pev;C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zogl2e+  
Y1{*AV6ev6  
template < typename T > eTY(~J#'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ] ; B`'Ia  
  { M-C>I;a  
  return l(t) = r(t); #ePtfRzJ  
} A_5M\iN\  
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。 ]Lm?3$u$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ( D@ U%  
Qf}}/k|)k  
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 TM,Fab &  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A$::|2~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h$$i@IO0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >WY\P4)k  
最后的布局是: z3yAb"1Hg  
                Add ,T+.xB;Q@  
              /   \ Q\2~^w1V  
            Divide   5 (:7Z-V2(  
            /   \ 3lefB A7  
          _1     3 vUJQ<D  
似乎一切都解决了?不。 [-3x*?Ju  
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。 }#`-mRaU  
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。 g+KuK`\N%  
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: WiF6*]oI  
|'Ksy{lA  
template < typename Right > f;,^ ]mw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tE:6  
Right & rt) const "!PN+gB  
  { QG;V\2T2[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;2,Q:&`   
} l}9E0^AS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Yj*!t1qm  
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。 BPypjS0?8  
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。 JZoH -  
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。 $HFimU,V=0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [CG*o>n&|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "pQ) 5/e  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: F{ sPQf'  
dpB\=  
template < class Action > x I(X+d``  
class picker : public Action Y;>D"C..  
  { j55OG~)  
public : 5_Oxl6#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p4wx&VLi  
  // all the operator overloaded >8w=Vlp  
} ; GFYHt!&[\  
UiN6-{v<2  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 91}kBj  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: h@D!/PS  
PKX Tj6hj)  
template < typename Right > mP -Y9*k  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rjwP#  
  { HH7Bg0=(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4inM d![  
} e!1am%aE  
!sh>`AF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,h* 'Cs04h  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 70T{tB  
ge$p/  
template < typename T >   struct picker_maker lQf38u||  
  { #PA 9bM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7;Vqr$9)  
} ; 80Z'1'u0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rLI );!^-  
  { }+GIrEDId  
typedef picker < T > result; n]v,cfn/=<  
} ; *ZV=4[#bT  
+o}mV.&1,  
下面总的结构就有了: ]Jx_bs~g  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =g$>]AE  
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。 G[a&r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y"Jma`Vjq  
至此链式操作完美实现。 W=!di3IA  
'2xfU  
*.A{p ;JC(  
七. 问题3 3mLtnRX[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。 3 UG UZ  
e c4vX  
template < typename T1, typename T2 > .v_-V?7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0yBiio  
  { }"6 PM)s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +YCKd3/  
} yFjjpEpnFt  
L31#v$;4  
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: ]5:0.$5  
8\$ u/(DX  
template < typename T1, typename T2 > m 9.BU2.  
struct result_2 L IRdWGQ4  
  { jLF,R7t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mD go@ f  
} ; wdQ%L4l  
ngC^@*XAw9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 0E/,l``p  
这个差事就留给了holder自己。 ^?-wov$  
    4-~S"T8<u  
roHJ$~q?  
template < int Order > oS#PBql4  
class holder; noQS bI @  
template <> 4ZrRgx2MD  
class holder < 1 > P,={ C6*  
  { ja+PVf  
public : 0{ !+N6MiR  
template < typename T > uxsi+vkI  
  struct result_1 L_Lhmtm}m  
  { @agxu-Y  
  typedef T & result; KU*XRZu)  
} ; Q;y)6+VU4  
template < typename T1, typename T2 > y.Y;<UGu  
  struct result_2 3&KRG}5  
  { wlw`%z-B2  
  typedef T1 & result; yp"h$  
} ; _j}jh[M  
template < typename T > 7'idjcR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %>!$ eCX  
  { R 9b0D>Lxt  
  return (T & )r; ){$*<#&H  
} S$ Z?T  
template < typename T1, typename T2 > }ISc^W) t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =.ReM_.  
  { f7oJ6'K  
  return (T1 & )r1; ],l\HHQ  
}  } @4by<  
} ; TWSx9ii!M:  
ANq3r(  
template <> qcGsx2  
class holder < 2 > BL1d= %2 R  
  { )h`8</#m{  
public : :'X:cL  
template < typename T > wL~-k  
  struct result_1 HJt@m &H|  
  { yGvBQ2kYb  
  typedef T & result; J *;= f8  
} ; w5* Z\t5  
template < typename T1, typename T2 > 7,"y!\  
  struct result_2 lAJ P X  
  { jAak,[~;  
  typedef T2 & result; *IWWD\U  
} ; 1w'W)x  
template < typename T > 6\vaR#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;2[o>73F  
  { hkl9 EVO)  
  return (T & )r; }0AoV&75  
} c)4L3W-x=  
template < typename T1, typename T2 > ^"] ]rZ)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yyM`J7]J  
  { DLD5>  
  return (T2 & )r2; PpezWo)9  
} !Wz4BBU8o  
} ; `CY c>n"  
WYd9p;k  
r2T$ ;m.  
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> >。 vq:?a  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0^K2"De  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a[@Y >  
rk &ME#<r  
return l(i, j) = r(i, j); 7\[)5j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u{LtyDnik  
iaHL&)[YK  
  return ( int & )i; qFN`pe,  
  return ( int & )j; TW-^C ;  
最后执行i = j; _0"s6D$  
可见,参数被正确的选择了。 Of m0{c=  
Q#zU0K*^  
W<>R;~)  
y 'Ah*h  
NK6 ~qWsu  
八. 中期总结 .~X&BY>qP  
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: u4|) A4n  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qyzH*#d=Cf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )3.=)?XW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;e6L@)dp9  
/Xl(>^|&  
:QIf0*.O  
W/<Lp+p  
mC} b>\  
^ddC a  
九. 简化 z&yVU<;  
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。 lC@wCgc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OmlM9cXm^4  
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: 2=7:6Fw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CbFO9q  
  +-*/&|^等 jHk.]4&0  
2. 返回引用。 z}F^HQ 1  
  =,各种复合赋值等 }kSP p  
3. 返回固定类型。 ndu$N$7+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9r> iP L2H  
4. 原样返回。 9SXpZ*Sx  
  operator, 3hcWR'|  
5. 返回解引用的类型。 :9f 9Z7M  
  operator*(单目) 49= K]X  
6. 返回地址。 (t5vBUj  
  operator&(单目) E Q]>^VE2B  
7. 下表访问返回类型。 j\iNag(   
  operator[] ySHpN>U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^O<@I  
  operator<<和operator>> `NfwW:  
W&HxMi  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 B.L_EIw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: poy_?7G  
Wr`<bLq1vs  
template < typename Left > `+i/rc1.  
struct value_return : -$TD('F  
  { sl`?9-_[  
template < typename T > ~( :$c3\  
  struct result_1 KQ ^E\,@o  
  { b^A7R{G7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2 SU  
} ; Bf;<3k)5.  
A@Cvx7X  
template < typename T1, typename T2 > r`i.h ^2De  
  struct result_2 -.K'rW  
  { vAjog])9s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h+w1 D}*  
} ; WW-}c;cnK  
} ; ? M.'YB2  
XB a^ A  
n[\L6}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9'p*7o  
S<z8  
下面我们来剥离functor中的operator() N{<5)L~Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !Wj`U$];  
3xgU=@!;  
return l(t) op r(t) =&PO_t5)z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hqV_MeHv'  
return op l(t) L s+zJ1  
return op l(t1, t2) yq!peFu  
return l(t) op Y=,9M  
return l(t1, t2) op Gn4XVzB`O  
return l(t)[r(t)] b>]UNf"-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r@PVSH/  
?;A\>sP  
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: GK1P7Qy?V  
单目: return f(l(t), r(t)); =i6k[rg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OS1f}<  
双目: return f(l(t)); _-2;!L#/  
return f(l(t1, t2)); !wC( ]Y  
下面就是f的实现,以operator/为例 /T 2 v`Li  
ExF6y#Y G<  
struct meta_divide h@J3+u<  
  { nELY(z  
template < typename T1, typename T2 > BU|)lU5)z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) PP]7_h^ 2  
  { IFW7MF9V  
  return t1 / t2; '<'5BeU  
} b5? kgY  
} ; V9cj  
_|{Z850AS  
这个工作可以让宏来做: 5g.K yj|  
9P*f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wUL 5"\  
template < typename T1, typename T2 > \ 3GrIHiC r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (B%[NC 6  
以后可以直接用 eI%k xqc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &q M8)2Y  
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 (M{>9rk8  
(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。。。) . BX*C  
TaF;P GjVw  
&8I*N6p:%/  
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 _C19eW'  
Cxe(iwa.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1$^r@rP  
class unary_op : public Rettype /FjdcH=  
  { G-,0mo  
    Left l; OLV3.~T  
public : jvpv1>KYV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F+L%Ho;@P  
. g-  HB'  
template < typename T > }}bMq.Q'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X$?0C{@.}  
      { d(9-T@J  
      return FuncType::execute(l(t)); i 1Kq (7  
    } \GKR(~f  
h8-uI.RZ  
    template < typename T1, typename T2 > }a#=c*+_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4~8-^^  
      { mHa~c(x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -$49l  
    } +|x%a2?x:  
} ; L(9AcP  
(*,R21<%  
F!w|5,)  
同样还可以申明一个binary_op d= ?lPEzSA  
Z?WVSJUVf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3{$>-d  
class binary_op : public Rettype =#A/d `2 b  
  { @Kw&XKe`  
    Left l; {,?Gj@$  
Right r; (y1S*_D  
public : KHGUR(\Rd6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wtp=1  
#%L_wJB-  
template < typename T > o/[Ks;l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T_#8i^;D  
      { *SpE XO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7xR:\FBa^  
    } <GLoTolZ  
",#Ug"|2  
    template < typename T1, typename T2 >  vNdW.V}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P>^$X  
      { "z= ~7g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t:xTmK&vt  
    } if3z Fh  
} ; ;jO+<~YP!  
"KSdC8MS  
U??OiKVZ+  
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 `:jF%3ks+0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 THB[(3q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zU!d(ge.E  
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。 7!)VO D8Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PYzTKjw  
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。。。 e2 g`T{6M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [xQ.qZ[h&  
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) 9[lk=1.qN  
下面是修改过的unary_op pbIVj3-lY  
@ScC32X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O1+yOef"k  
class unary_op 3(gOF&Uf9  
  { +_QcLuV,  
Left l; XQmg^x[,A  
  .[s6PzQy  
public : 52^,qP'6  
1]vDM&9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q'?VLv |@  
$ f||!g  
template < typename T > f9+6gY  
  struct result_1 S,f#g?V  
  { woF {O)~X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )J2UNIgN  
} ; ~=<uYv?0s  
DF-.|-^9I  
template < typename T1, typename T2 > ~PU}==*q  
  struct result_2 %b~ND?nn-  
  { /zr)9LQY0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _a_T`fE&de  
} ; fZ^ad1o  
~y whl'"k  
template < typename T1, typename T2 > JNP6qM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^t$uDQ[hA  
  { ;Cjj_9e,:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dxH.  
} y(E<MRd8V  
-Rr !J37  
template < typename T > V 'fri/Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8Z)wot  
  { sM%l:Fv  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8-cuaa  
} qv |}>wU  
KP $AT}D  
} ;  -rT#Wi  
j0w@ \gO<  
8:0,jnS  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug fKtlfQG  
好啦,现在才真正完美了。 txQr|\4k  
现在在picker里面就可以这么添加了: B(O6qWsL  
x5rLGt  
template < typename Right > 4Y4zBD=<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @RL'pKab9  
  { u:B=lZ[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /;!I.|j  
} Xn>>hzj-x?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 pRUQMPn (  
6z:/ma^  
SwaPRAF  
^+k= ;nl  
NW*#./WdF8  
十. bind ]Zc\si3i&  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Vl>KeZ+  
先来分析一下一段例子 4]-7S l,  
rhly.f7N=A  
u g;~dhe~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T21?~jS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `0MQL@B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p _3xW{I  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 zJ:%iL@  
我们来写个简单的。 xuVc1jJH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 17 0r5  
对于函数对象类的版本: 7#7|+%W0  
rp2g./2  
template < typename Func > IYH4@v/#  
struct functor_trait 5g$>J)Ry  
  { vo2GFo  
typedef typename Func::result_type result_type; ,mC=MpfzJ  
} ; 4I|pkdF_  
对于无参数函数的版本: DF gM7if  
8U4In[4  
template < typename Ret > F" 4;nU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j |o&T41  
  { y9=<q%Kc-  
typedef Ret result_type; &] xtx>qg<  
} ; _}T )\o   
对于单参数函数的版本: Gvvw:]WgF  
<aI}+  
template < typename Ret, typename V1 > Cb.M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `U>2H4P  
  { (v? rZv  
typedef Ret result_type; B7'yc`)H  
} ; Q&"oh  
对于双参数函数的版本: y0/FyQs  
` K0PLxSv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6BM$u v4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > S1m5z,G  
  { #EB Rc4>,  
typedef Ret result_type; .b^!f<j  
} ; F~bDg tN3  
等等。。。 Kc#1H|'2N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `R-?+76?  
U3UA  
template < typename Func > <HIM k  
struct func_return ]<r.{EJ  
  { ya,-Lt  
template < typename T > h^''ue"  
  struct result_1 W )Ps2  
  { i&DUlmt)f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J+N -+,,  
} ; N|ZGc{?  
?8U]UM6Tu4  
template < typename T1, typename T2 > OjqT5<U  
  struct result_2 EQ|Wke  
  { L .}sN.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "*(a2k3J  
} ; ^=PY6!iW  
} ; 6K=}n] n  
D]|{xKC}  
kc}|L9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 AR&l9R[{N  
zAJC-YC6  
template < typename Func, typename aPicker > p<w C{D  
class binder_1 O'3/21)|y  
  { 0($On`#  
Func fn; 6E^9>  
aPicker pk; | qelvK*  
public : ^D9 w=f#a  
\~zm_-Hw@Y  
template < typename T > <E^;RG  
  struct result_1 wx!2/I>  
  { 9- 24c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3a=\$x@  
} ; LX=v _}l J  
s~ o\j/  
template < typename T1, typename T2 > 9|OOT[  
  struct result_2 nQa:t. rC  
  { YQD/vc~8G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~@[<y1g?nG  
} ; JRj{Q 1J  
:hR^?{9Z4>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NX:\iJD)1U  
JLjs`oq h  
template < typename T > =wD&hDn4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kXlI *h  
  { \|M[W~8  
  return fn(pk(t)); WORRF  
} E0DquVrz  
template < typename T1, typename T2 > giW9b_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 141xi;o  
  { }Gx@1)??  
  return fn(pk(t1, t2)); uf:'"7V7  
} K*4ib/'E a  
} ; Q:b0!  
HNlW.y"  
n1PvZ~^3  
一目了然不是么? yw89*:A6  
最后实现bind bMv[.Z@v(  
\%V !& !'  
S?OCy4dk:  
template < typename Func, typename aPicker > Z/4bxO=m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "s(|pQh;  
  { ~lqNWL^l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j7NOYm5N  
} Z J1@z.  
!:tr\L {  
2个以上参数的bind可以同理实现。 I#7H)^us  
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。 0I2?fz)  
4p6T0II_$  
十一. phoenix M &H,`gm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ocp  
`G:hC5B  
for_each(v.begin(), v.end(), t\Qm2Q)>  
( Vh]=sd<F  
do_ mC?}:W M@  
[ 1|:;~9n<t  
  cout << _1 <<   " , " uX&h~qE/  
] lZ <D,&  
.while_( -- _1), pigu]mj  
cout << var( " \n " ) SxcE@WM  
) Rz6kwh=q  
); -@B6$XWL  
JRAU|gr  
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: 4E1j0ARQQ  
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 T eu.i   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iQLP~Z>,T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I'N!j>5oX  
BuxU+  
'AmA3x)9u  
template < typename Cond, typename Actor > y$6EEp  
class do_while Y/pK  
  { 1YU?+K  
Cond cd; ~~I]SI k{  
Actor act; AgUjC  
public : nB5^  
template < typename T > g9d/nR X&  
  struct result_1 3x z z* <  
  { `1y@c"t  
  typedef int result_type; |It{L0=U  
} ; !d[]Qt%mA  
rhGB l`(B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t^%)d7$  
54RexB o  
template < typename T > u^x<xw6f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]+ tO  
  { ]@ Vp:RGMr  
  do Y$+v "  
    { 2^U?Ztth6  
  act(t); Xd1+?2  
  } ~L> &p  
  while (cd(t)); +8GxX$  
  return   0 ; f}?p Y"yvO  
} ^1aY,6I:  
} ; &W&A88FfZU  
sAZL,w  
.v9i|E=<~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4FKgp|Y0  
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。 pK/RkA1  
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。 `/WOP`'zM  
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。 2+R]q35-  
下面就是产生这个functor的类: $:onKxVM  
XSx'@ qH  
0$U\H>r  
template < typename Actor > l^$U~OB8k  
class do_while_actor M.C`nI4  
  { zW.Ltz  
Actor act; y\dx \  
public : &hZ6CV{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "39mhX2  
~uB@oKMru  
template < typename Cond > \rS-}DG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m+ #G*  
} ; aFh'KPhe  
G,(Xz"`,  
i"E_nN"V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  {~w!  
最后,是那个do_ cwQ *P$n  
S>"C}F$X  
@]EdUzzKq  
class do_while_invoker @ W q8AFo  
  { >}u#KBedE  
public : tM;+U  
template < typename Actor > piIGSC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (?.h<v1}  
  { $ylxl"Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); NxFCVqGb  
} qa6HwlC1  
} do_; !yKrA|w1  
QP@@h4J^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ku3NE-)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7CX5pRNL  
最后来说说怎么处理break和continue a@?ebCE  
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。 E!,jTaZz  
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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