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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jW-;4e*H=V  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S5i+vUI8C  
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, /635B*g  
&EAk z  
%ZujCZn  
rkxW UDl   
  class filler Wgxn`6  
  { NTqo`VWe  
public : 8AT;8I<K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r%0pQEl  
} ; m)s xotgXf  
MV%Xhfk  
nIfN"  
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: TE3*ktB{N  
12idM*  
tf4*R_6;1$  
Y4QLs^IdB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B,3 t`  
"Dyym<J  
./$ <J6-J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <5dH *K  
Z[Wlyb0  
m&Lt6_vi  
H{ZLk,  
二. 战前分析 Osnyd+dJY  
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。 _-n Y2)  
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 Vl<`|C>  
SU/G)&Mi  
[M4xZHd#o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xJ-*%'(KZ  
  /* --------------------------------------------- */ : (cb2j(C  
vector < int *> vp( 10 ); ji }#MBac  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); bZiyapM  
/* --------------------------------------------- */ 9hy'DcSy,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &`\ep9  
/* --------------------------------------------- */ /mc*Hc 8R8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s}wO7Df=+  
  /* --------------------------------------------- */ d>&\V)E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D}MoNE[r  
/* --------------------------------------------- */ 0{Bf9cH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V"O 9n[|  
Vn'?3Eb<  
6z Ay)~  
*%X.ym'  
看了之后,我们可以思考一些问题: z=qWJQ  
1._1, _2是什么? q-YL]PgV  
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。 GA\2i0ow  
2._1 = 1是在做什么? %l,4=TQ[m  
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。 GMBJjP&R]  
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。 EY~7oNfc`R  
RK-x?ZYH'  
y1iX!m~)  
三. 动工 PcB{ = L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ilv_D~|  
IP04l;p/  
:9`qogF>  
7,h3V=^)Q  
template < typename T > pw3 (t  
class assignment wlrIgn%  
  { iT.|vr1HG  
T value; dMJ!>l>2  
public : 80}4/8  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8"i/wMP]  
template < typename T2 > 9<l-NU9 _  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3p_b8K_bG  
} ; _dr*`yXi  
9`BEi(z  
Rboof`pVt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >! oF0R_<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N<liS3>  
\45(#H<$  
j;iL&eo>  
K6hfauWd[  
  class holder zmb@*/fK  
  { 5mavcle{4r  
public : $6!i BX@  
template < typename T > b@ 6:1x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @8zT'/$  
  { 4gOgWBv  
  return assignment < T > (t); (@q3^)I4  
} 59i]  
} ; YBvd q1  
:!O><eQw  
s@~/x5jwCs  
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: U Du~2%  
o,FUfO}F  
  static holder _1; y9!:^kDI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SA+d&H}Fc  
c&*l"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3gc"_C\$  
而不用手动写一个函数对象。 JYV\oV{  
,QvYTJ{  
k 4B_W  
.S_QQM}Q  
四. 问题分析 7`fY*O6   
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`<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。 Pm^lr!3p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r6t&E%b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TQJF+;%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WNF9#oN|oT  
:l"dYfl  
五. 问题1:一致性 kA^A mfba  
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?| oZ:{@ =  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Qh-4vy =r  
fHfY}BQS  
struct holder "8HE^Po/pn  
  { tpYa?ZCM  
  // _- %d9@x  
  template < typename T > 4RQ5(YTTuR  
T &   operator ()( const T & r) const p{.8_#O%S  
  { z+/LS5$  
  return (T & )r; 31}W6l88c  
} 0S.?E.-&0  
} ; C9jbv/c  
`?uPn~,e8  
这样的话assignment也必须相应改动: ^i`*Wm@!  
&fSTR-8ev#  
template < typename Left, typename Right > ?N>pZR  
class assignment $]*d#`Sy{%  
  { "HC)/)Mv@  
Left l; _M5Xk?e=  
Right r; !8$RBD %  
public : C).2gQ G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =M<z8R  
template < typename T2 > ><Uk*mwL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9=$ !gC)  
} ; )N7n,_#T>  
o.^y1mH'  
同时,holder的operator=也需要改动: Y=Hz;Ni  
/ Z!i;@Wf  
template < typename T > o:UXPAj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const GZ8:e3ri  
  { JD~aUB%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;fGx;D  
} %MJ;Q?KB  
sX:lE^)-z  
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。 <v$QM;Ff  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A1A3~9HuK  
cOku1 g8  
return l(rhs) = r; <LA^%2jT  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Hr }k5'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H?U't 09  
Uix{"  
template < typename Tp > Q6^x8  
class constant_t 0YS?=oi  
  { J_ J+cRwq  
  const Tp t; *^h_z;{,  
public : f=I:DkR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DU{bonR`  
template < typename T > '[Gm8K5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VzwPBQ -  
  { K t `  
  return t; 2 F?kjg,  
} F~_;o+e;X  
} ; _!AJiP3!)4  
J_xG}d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8A{6j  
下面就可以修改holder的operator=了 8D~x\!(p\  
P*G+eqX  
template < typename T > X\sm[_I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O9]\Q@M.  
  { dr })-R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c> G@+  
} slvq9,  
8/Rm!.8+~  
同时也要修改assignment的operator() [Ox(.  
[7W(NeMk  
template < typename T2 > &" h]y?Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Iql5T#K+  
现在代码看起来就很一致了。 q)iTn)Z!  
(pYYkR"  
六. 问题2:链式操作 t26ij`V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0Nr\2|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *fhX*e8y  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 r nBOj#N  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 cY{Nos  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a %K}j\M  
U e*$&VlT  
template < typename T > eXzXd*$S  
struct result_1 +hH}h?K  
  { V}9;eJRvw  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _413\`%8?  
} ; "ahvNx;x  
<abKiXA"  
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: E`xU m9F  
gq4 . d  
template < typename T > Y4To@TrN#\  
struct   ref u!1/B4!'O  
  { f\}22}/  
typedef T & reference; dVGbe07  
} ; T]71lRY5  
template < typename T > zM59UQU;  
struct   ref < T &> `K?1L{p'4  
  { _T]>/}}p  
typedef T & reference; D'L{wm  
} ; WK; (P4Z  
4}-#mBV]/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~ hm`uP  
8"M<{72U]  
template < typename T > Z[} $n-V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n\= (S9  
  { KXe ka  
  return l(t) = r(t); K0<yvew  
} {A3 m+_8  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 :_H>SR:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >&hX&,hG  
q^Inb)FeN  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ou6j*eSN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a8JN19}D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kF-TG3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ./.=Rw  
最后的布局是: 0j$OE  
                Add rzV"Dm$'  
              /   \ 7) 0q--B  
            Divide   5 /=ylQn3 *  
            /   \ BXA]9eK  
          _1     3 B01^oYM}  
似乎一切都解决了?不。 l* Y[^'  
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。 C*G/_`?9  
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。 U**)H_S/~  
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: Qa?aL  
.Cr1,Po  
template < typename Right > `a'` $'j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iQ{z6Qa  
Right & rt) const C1 {ZW~"YI  
  { xjrlc9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8IJ-]wHIb  
} #=x+ [d+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o2}N=|&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5_aw. s>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 T6=-hA^A  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 \HG$V>2  
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。 CJA+v-  
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? ;]@exp 5  
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: W.$6 pzB(  
fq(5Lfe}  
template < class Action > GZ"/k<~0  
class picker : public Action z1Q2*:)c  
  { Y)OBTX  
public : 4:`[qE3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I>Y{>S  
  // all the operator overloaded f9F2U )  
} ; YkI9d&ib+  
%^!aB  
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。 <Wf0QO,  
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: l $w/Fz  
`sxN!Jj?  
template < typename Right > kF2Qv.5!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N(BiOLZL6  
  { ,-:a?#f>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #%WCL'6B  
} o}W;Co  
g8v[)o(qd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a7 =YG6[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 m0C{SBn-M  
YM8rJ-  
template < typename T >   struct picker_maker yDuq6`R*  
  { f| =# q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; UEN56@eCNf  
} ; Iy.mVtcsZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,P~QS  
  {  `~h0?g  
typedef picker < T > result; 6Wb!J>93  
} ; -U:2H7  
GjLW`>  
下面总的结构就有了: l{QC}{Ejc2  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 w_!%'9m>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ( mt*y]p?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {yU0D*#6  
至此链式操作完美实现。 jf8w7T  
dXDXRY.FMQ  
18rp; l{  
七. 问题3 S!<"Swf:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 iAgOnk[  
hWm0$v 1p  
template < typename T1, typename T2 > Y=|CPE%V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G4O3h Y.`  
  { }Wqtip:L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D>S8$]^Dm  
} ;8uHRcdQ  
x?gQ\ 0S<  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: k3#wLJ  
\D ^7Z97  
template < typename T1, typename T2 > yE<,Z%J[n  
struct result_2 Gg}t-_M  
  { *iYMX[$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vv!Bo~L1,  
} ; w~p4S+k&  
PH[4y:^DN  
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? :|Upx4]Ec  
这个差事就留给了holder自己。 -G FwFkWm  
    =^#0.  
0xLkyt0  
template < int Order > K(' 9l& A  
class holder; ;tm3B2  
template <> r<v_CFJ  
class holder < 1 > JOPTc]  
  { F~%|3a$Y  
public : waBRQh  
template < typename T > PMQb\%iE"  
  struct result_1 ": nI_~q  
  { =#jTo|~u4o  
  typedef T & result; |I(%7K  
} ; t&3 8@p  
template < typename T1, typename T2 > } !Xf&c{7{  
  struct result_2 QP'qG@j[:  
  { =%xIjxYl  
  typedef T1 & result; 0,bt^a  
} ; d4Ixuux<3  
template < typename T > 2lF WW(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ybC-f'0  
  { .iN-4"_j1  
  return (T & )r; av"Dljc  
} =7#u+*Yr9  
template < typename T1, typename T2 > ?U=mcdqd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gfV]^v  
  { Tq.MubaO  
  return (T1 & )r1; <1TlW ~q<  
} 1<;\6sg  
} ; 2-QuT"Gkd  
|C^ c0  
template <> 3/SfUfWo  
class holder < 2 > "4KkKi  
  { E*Pz <  
public : 8.:B=A  
template < typename T > HI}pX{.\  
  struct result_1 B>ms`|q=l  
  { ]r"31.w(  
  typedef T & result; u}Lc|_ea`  
} ; 0~Um^q*'3  
template < typename T1, typename T2 > M-{b  
  struct result_2 >fW+AEt\JB  
  { SJso'6 g  
  typedef T2 & result; ' m  
} ; 4x=V|"  
template < typename T > EI[e+@J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6 Xzk;p  
  { %@M00~-  
  return (T & )r; &*Q|d*CP  
} Fr1;)WV  
template < typename T1, typename T2 > {JCSR2BB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 67Af} >Q  
  { vo:52tCk}m  
  return (T2 & )r2; "`gfy  
} GN"M:L ^k`  
} ; x@{G(W:W  
Jnh;;<  
o=mq$Z:}  
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> >。 C:|q'"F  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pko!{,c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WLg6-@kxXs  
jKY Aid{-  
return l(i, j) = r(i, j); |G`4"``]k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f;@ b a[  
$@+p~)r(l  
  return ( int & )i; &0;{lS[N:L  
  return ( int & )j; 3Hb .Z LE#  
最后执行i = j; UUdu;3E=5  
可见,参数被正确的选择了。 *IMF4 x5M  
v*C+U$_3\1  
$S($97IU=  
w@ gl  
>#"jfjDuR  
八. 中期总结 V7K tbL#  
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: j. ks UJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^C,/T2>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c Eh0Vh-]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Skr\a\ J  
~P"!DaAf  
Mc#O+'](f  
,J`lr U0  
110>p  
Nj3^"}V  
九. 简化 ei|*s+OZu  
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。 1drqWI~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }Uqa8&  
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: (DEL xE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 61s2bt#  
  +-*/&|^等 #(26t _a  
2. 返回引用。 \Z6gXO_  
  =,各种复合赋值等 Je4.9?Ch  
3. 返回固定类型。 Im' :sJ31  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =Nv= Q mO  
4. 原样返回。 VFO&)E/-  
  operator, OH!$5FEc  
5. 返回解引用的类型。 ,XBV}y  
  operator*(单目) Nak'g/uP>  
6. 返回地址。 <De3mZb  
  operator&(单目) K,L>  
7. 下表访问返回类型。 #0YzPMV  
  operator[] qqz,~EhC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _]?Dt%MkD  
  operator<<和operator>> _A~~L6C  
kj<D4)  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。  u_[4n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: iuU3*yyn  
3>@qQ_8%~  
template < typename Left > <p L;-  
struct value_return b/n8UxA  
  { S'%cf7Z  
template < typename T > e2Kpx8kWj  
  struct result_1 #iqhm,u7D  
  { @L>NN>?SGQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J:mu%N`  
} ; (-Ct!aW|  
+N(YR3  
template < typename T1, typename T2 > cJ(zidf_$  
  struct result_2 pD}VB6=  
  { \Zz= 4 j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s ?Qb{  
} ; sKG~<8M}  
} ; O3w_vm'  
g%q?2Nv  
,C@hTOT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vA7jZw  
<{z3p:\  
下面我们来剥离functor中的operator() J:-TINeB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4pTu P /  
(.XDf3   
return l(t) op r(t) f{ 4G  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |<Dx  
return op l(t) #NQz&4W  
return op l(t1, t2) fF-\TW  
return l(t) op }$k`[ivBx(  
return l(t1, t2) op b=QGbFf  
return l(t)[r(t)] [TfV2j* e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vhquHy.qi#  
?D^,K`wY=B  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: >~wk  
单目: return f(l(t), r(t)); V8U`%/`N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1PTu3o&3  
双目: return f(l(t)); \F+o=  
return f(l(t1, t2)); Y/ac}q  
下面就是f的实现,以operator/为例 =&*QT&e  
N5an9r&z(1  
struct meta_divide DGfQo5#  
  { .]ZuG  
template < typename T1, typename T2 > JQh s=Xg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IOSoc 7+"  
  { .8PO7#  
  return t1 / t2; `0G.Y  
} 3w:Z4]J  
} ; q~dg   
*=0r>]  
这个工作可以让宏来做: M^JZ]W(  
W*DIW;8p  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %FI6\ |`M  
template < typename T1, typename T2 > \ .rB;zA;4S)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z&vms   
以后可以直接用 y=qo-v59'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *_K-T#  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ._8cJf.ae  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  t-x"(  
&?Z)V-1H  
lgqL)^8A  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 JTB~nd>  
eF;1l<<   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _,0!ZP-  
class unary_op : public Rettype Hi" n GH  
  { sPTUGx'  
    Left l; 2hC$"Dfp  
public : IS4K$Ac.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0#{]!>R  
Yg,lJ!q  
template < typename T > r~fl=2>yQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O*/-I pM  
      { KdMA58)  
      return FuncType::execute(l(t)); (Dh;=xG  
    } WCl;#=  
O8N0]Mz  
    template < typename T1, typename T2 > 14YV#o:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uvv-lAbjw  
      { f#Cdx"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~(L+4]  
    } }J'w z;t1  
} ; yx;R#8;b.  
L\b_,'I  
I5OH=,y`  
同样还可以申明一个binary_op "_@+/Iy.  
+pViHOJu&V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {!Z_&i5  
class binary_op : public Rettype ZjW| qb  
  { Ul0<Zxv  
    Left l; 5f@YrTO[@  
Right r; \0T*msYQ  
public : }e =GvWGa  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7.rZ%1N  
bK%tQeT  
template < typename T > WzbN=& C]h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =V]i?31[  
      { Sz@?%PnU|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .+ o>  
    } <G?85*Nv_  
3v+}YT{>b  
    template < typename T1, typename T2 > `2,_"9Z(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dx*oSP.qX  
      { ?ML<o>OKg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6;XpLivP7  
    } -"9)c^KVx  
} ; ?Cfp=85ea!  
9],"AjD  
> BCX%<&  
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 5MU@g*gj,C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rWKLxK4oU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jAHn`Bxz  
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。 k r^#B^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A_U0HVx_  
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。。。 zb,`K*Z{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }mZ*f y0t  
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) vg1s5Y qk  
下面是修改过的unary_op "fd=(& M*l  
[N+ruc?)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Vzm7xl [  
class unary_op iGNKf|8{  
  { T7_rnEOO   
Left l; ?|yJ #j1=  
  =DwH*U /YR  
public : Z i&X ,K~  
Q[tz)99~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} RVy87_J1  
vAxtN RS  
template < typename T > >m{-&1Tx  
  struct result_1 !&%bl  
  { S]@iS[|?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,1h(k<-  
} ; k5CIU}H"  
hmk5 1  
template < typename T1, typename T2 > :b)@h|4  
  struct result_2 <rxem(PPu  
  { ]HT>-Ba;{h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )+R3C%  
} ; Py<vN!  
hV>Ey^Ty  
template < typename T1, typename T2 > 9j9?;3;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PmTd+Gj$  
  { X)5O@"4 ?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,aL"Wy(  
} CcE TS}Q0C  
(b!DJ;(O9  
template < typename T > q\Z1-sl~s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q"uu&JC  
  { e#{L ~3  
  return OpClass::execute(lt(t)); xSZw,  
} d^>se'ya  
1N*~\rV*?  
} ; VQ`O;n6/`  
EB,>k1IJ  
rR;Om1 -,  
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 Gu=bPQOj  
好啦,现在才真正完美了。 vS<e/e+  
现在在picker里面就可以这么添加了: #k, kpL<a  
hG)lVo!L4j  
template < typename Right > j+seJg<_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bN)?szh&Y  
  { -`o:W?V$u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :#;?dMkTY  
} `dhK$jYD  
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。 fRmc_tx  
.=S{  
4mg&H0 !  
FT6cOMu  
yE>DQ *  
十. bind = %m/  
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。 __[q`  
先来分析一下一段例子 hJ :+*46  
-TWo-iu^  
%iNDRLR%I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~@bKQ>Xw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AF}HS8eYy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WMg^W(  
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。 ?a}~yz#B(  
我们来写个简单的。 ,58[WZG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2}A V_]]  
对于函数对象类的版本: %;S5_K,  
LWE !+(n  
template < typename Func > _ev^5`>p/  
struct functor_trait ?{'Q}%  
  { HT'dft #  
typedef typename Func::result_type result_type;  W~4|Z=f  
} ; DzEixE-  
对于无参数函数的版本: !p2&$s"N.  
&wfM:a/c  
template < typename Ret > 4^5s\ f B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZO~N|s6B^  
  { V/Tp&+Z.c  
typedef Ret result_type; u/AN| y  
} ; 8b/yT4f  
对于单参数函数的版本: (\T?p9  
S@_GjCpn  
template < typename Ret, typename V1 > Q. >"@c[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8c#*T%Vf  
  { O_033&  
typedef Ret result_type; TBpW/wz/  
} ; p0/I}n4<5n  
对于双参数函数的版本: Vy biuP  
l\eq/yg_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Qk6FK]buV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t|/ /oEY  
  { 0y(d|;':  
typedef Ret result_type; `is6\RH  
} ; SWu=n1J.?H  
等等。。。 #Jn_"cCRLx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3k=q>~& @  
s=q}XIWK  
template < typename Func > _Nd\Cm  
struct func_return czj[U|eB}=  
  { Z7(hW,60  
template < typename T > CyE.q^Wm  
  struct result_1 q>Y_I<;'g  
  { :%Bo)0a9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; P iN3t]2  
} ; u3q!te  
>0>M@s  
template < typename T1, typename T2 > `jJb) z3D  
  struct result_2 <1"6`24  
  { twJck~l~n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GovGh? X#x  
} ; iVFn t!  
} ; Si;e_a  
X/@Gx 4  
4X^0:.bT&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0^;{b^!(  
o;"!#Z 1SJ  
template < typename Func, typename aPicker > ioZ2J"s  
class binder_1 mCg5-E~;  
  { HG Pbx$!  
Func fn;  X'0A"9  
aPicker pk; /GEqU^ B  
public : 7UMsKE-  
p{.EFa>H  
template < typename T > 2-8<uUy  
  struct result_1 62.{8Uj  
  { P afmHXx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r8@:Ko= a  
} ; 7%aB>uA  
Wc(?ezn  
template < typename T1, typename T2 > $?0<rvGJ  
  struct result_2 r&^4L  
  { :kgwKuhL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H>M0G L  
} ; gbo{Zgf<  
}Za[<t BWS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <;= X7l+  
z]tvy).  
template < typename T > j'~xe3j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d!,V"*S  
  { GX(p7ZgB2  
  return fn(pk(t)); 1&wLNZXH  
} jMgNi@  
template < typename T1, typename T2 > +>{{91mN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O(CUwk  
  { ,OG sx  
  return fn(pk(t1, t2)); Yr"G)i~"Y  
} h}.0Ne  
} ; GQT|T0>Ro  
@eR>?.:&  
XYf;72*  
一目了然不是么? DOf[?vbu  
最后实现bind ar R)]gk 7  
u6|P)8?`  
'Ko T8g\b  
template < typename Func, typename aPicker > s!uewS.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I9TOBn|6   
  { y1FS?hSD0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qJUu9[3'm  
} 9^>nZ6  
8q}`4wCD$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q>f1V3  
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。 ,}F{V>dhn  
"m(HQ5e)*  
十一. phoenix mam|aRzd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x_AG=5OJX,  
OlQ7Yi>  
for_each(v.begin(), v.end(), `TBau:ElI  
( 7l%O:M(\  
do_ Cz8=G;\  
[ L-",.U*;  
  cout << _1 <<   " , " nu|;(ly  
] Tgc)'8A;BN  
.while_( -- _1), _.yBX\tf[  
cout << var( " \n " ) ['e8Xz0  
) Z[[ @O  
);  UcKpid  
9g|o17  
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: _/]4:("  
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 s^)wh v`C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #'_i6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ok  iI:  
~f;d3dJ]/  
s: ~3|D][  
template < typename Cond, typename Actor > mtOCk 5E  
class do_while T&j_7Q\;vI  
  { $&OoxC  
Cond cd; UPfH~H[1)  
Actor act; ~L<q9B( @  
public : 049E# [<Q"  
template < typename T > f4@>7K]9TA  
  struct result_1  :RBp  
  { mhv{6v  
  typedef int result_type; q$Gf9&ZO  
} ; I&,gCZ#  
n3SCiSr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M[g9D  
/{gCf  
template < typename T > TyI"fP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pdUrVmW"'  
  { *F42GiBZR  
  do _3i.o$GO  
    { *fQ$s  
  act(t); 9TuE.  
  } Vcm9:,Xlw  
  while (cd(t)); mI_ ?hl?Pv  
  return   0 ; 5ztHar~f  
} YII1 Z'q  
} ; cy%JJ)sf  
|j3mI\ANF  
-rb]<FrL^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $d? N("L  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _BHR ?I[w  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e@}zp  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ;-Fr^|do y  
下面就是产生这个functor的类: w 4-E@>%  
> 1 {V  
wDJbax?  
template < typename Actor > 0.7* 2s-  
class do_while_actor "^_9t'0  
  { 1iyd{r7|  
Actor act; O{:_-eI&d  
public : yU`"]6(@[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -L<''2t  
l?F-w;wHN  
template < typename Cond > !#s1'x{o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s4h3mypw  
} ; 5:ca6 H  
MDI[TNYG  
9,g &EnvG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vF,\{sgW  
最后,是那个do_ OT/*|Pn9  
BIyNiol$AJ  
:j2G0vHIl(  
class do_while_invoker zfAHE {c  
  { 1xAZ0X#  
public : CDOqdBQ  
template < typename Actor > rBG8.E36J  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )xtDiDB  
  { woIcW  
  return do_while_actor < Actor > (act); g!%C_AI   
} MW&ww14  
} do_; @ChEkTn  
#SWL$Vm>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <~ E'% 60;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e+J|se4L5  
最后来说说怎么处理break和continue PW a!7n#A  
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。 "7Qc:<ww  
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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