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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TUG3#PSnm*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g:HIiGN0Ic  
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, o&=m]hKpQl  
6o!"$IH4  
^IpS 3y  
Ne%X:h  
  class filler WVZ\4y  
  { n):VuOjm  
public : AOpfByw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fOfp.`n  
} ; YpJzRm{Ra  
Hogr#Sn2  
< javZJ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Y3?kj@T`i  
%Xn)$Ti ~<  
HO"(eDW6z  
%uKD cj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =$MV3]  
}U9e#>e x  
d<]/,BY'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )j](_kvK  
7r>^_aW  
Ex<loVIrP$  
I8m(p+Z=  
二. 战前分析 F XbNmBXF  
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。 D3eK!'qS  
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 .$Y[>9  
^-DK<jZ^  
46b.= }  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =Oy,SX  
  /* --------------------------------------------- */ .*ZNZ|g_  
vector < int *> vp( 10 ); #C|iW@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p?Y1^/   
/* --------------------------------------------- */ 3'8~H]<W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7\.5G4dr%  
/* --------------------------------------------- */ |nD`0Rbw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IySlu^a  
  /* --------------------------------------------- */ =uHTpHR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); # aC}\  
/* --------------------------------------------- */ x[]n\\a?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1UOFTI2S|  
Gb"PMai  
kY|<1Ht  
dG1qrh9_-  
看了之后,我们可以思考一些问题: Rc u/ @j{O  
1._1, _2是什么? {|qz>  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 N7|ctO  
2._1 = 1是在做什么? 6uDNqq  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 s;>jy/o0 s  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 , =#'?>Kq  
/Z^+K  
Q~jUZ-qN  
三. 动工 @rE>D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 44!bwXz8  
E]bjI$j  
>scEdeM  
]1X];x&e  
template < typename T > V4|pZ]  
class assignment \5Hfe;ny-~  
  { 'Ic$p>  
T value; 'C(YUlT2?P  
public : 6b@:La  
assignment( const T & v) : value(v) {} !y6 D+<k*]  
template < typename T2 > J:t1W=lJ3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1|2X0Xm{  
} ; LcQ\d*  
0 ~VniF^  
^*Sb)tu\ W  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0 j6/H?OT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^X^4R1V)  
X[R/j*K  
U`xjau+  
>XB Lm`a  
  class holder [-Dx)N  
  { b?y3m +V`  
public : =YR/|9(  
template < typename T > E#J+.&2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1%H]2@  
  { 8!1vsEqv  
  return assignment < T > (t); M5wj79'l"  
} O0e6I&u :  
} ; SwLul4V  
KATt9ox@  
TwY]c<t  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 4~D?F'o  
d&F8nBIM5  
  static holder _1; ^[2A< g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k5(@n>p  
I U/gYFT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Po% V%~  
而不用手动写一个函数对象。 _L9`bzZj  
Or0=:?4`  
 t;{/Q&C  
YeT[KjX  
四. 问题分析 phd,Jg[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 fs\l*nBig  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 g$~ktr+%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Nw8lg*t"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \It8+^d@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 F8f@^LVM/  
@a+1Ri`)  
五. 问题1:一致性 L'.7V ~b{  
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?| I6~.sTl  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 = oQ-I  
J&wrBVv1uk  
struct holder 0KE+RzrB  
  { {U>B\D  
  // Y$shn]~  
  template < typename T > V|)3l7IC<  
T &   operator ()( const T & r) const fM6Pw6k  
  { tRFj<yuaq  
  return (T & )r; jUYb8:B  
} # 2s$dI  
} ; }[k~JXt  
voEg[Gg4%I  
这样的话assignment也必须相应改动: h#a,<B|  
Jc95Ki1X  
template < typename Left, typename Right > vdV@G`)HPr  
class assignment  [td)v,  
  { Hz `aj  
Left l; E)7vuWO O  
Right r; 9t9x&.A  
public : unKi)v1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (]>= y  
template < typename T2 > CNwIM6t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 4 cDjf~n  
} ; qS:hv&~  
-W<x|ph U  
同时,holder的operator=也需要改动: k?ZtRhPu3X  
=Q>'?w>  
template < typename T > x4Q*~,n  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9KkxUEkW  
  { ci a'h_w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9Ra*bP ]1  
} nep0<&"  
V4PI~"4q#1  
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。 hCS|(8g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4$ya$Y%s%  
e0Zwhz,  
return l(rhs) = r; ihS;q6ln  
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。 R7pdwKD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `fYICp  
-{n2^vvF  
template < typename Tp > n]S DpptM  
class constant_t 5[suwaJQ  
  { MEf`&<t  
  const Tp t; M{w[hV  
public : `lygJI?H+{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FxeDjAP  
template < typename T > e)"] H*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q8OA{EUtq  
  { l];w,(u{  
  return t; q$x$ 4  
} 9$U@h7|Q`  
} ; Jr+~'  
Er509zZ,[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D+.< kY.  
下面就可以修改holder的operator=了 &3~lZa;D  
CobMagPhr  
template < typename T > cAnL,?_v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q$u&/g3NvL  
  { mCah{~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n@>h"(@i  
} S{wR Z|8U  
7/C,<$Ep  
同时也要修改assignment的operator() /Y| y0iK  
4IfOvAN%  
template < typename T2 > t+y$i@R:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HGIPz{/5U  
现在代码看起来就很一致了。 {S[+hUl  
!D#wSeJ  
六. 问题2:链式操作 q=Xda0c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 742 sqHx  
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。 PW7{,1te,  
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。 RI.6.f1dy  
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。 xgeDfpF'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4u0\|e@a  
NEp )V'  
template < typename T > z 3((L  
struct result_1 d+DdDr  
  { CWKN0HB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Zfwhg4G~  
} ; vfBIQfH  
T .#cd1b  
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: S=NP}4w,_)  
wMc/O g  
template < typename T > _%M+!Ltz  
struct   ref 6WI-ZEVp&  
  { ^<u9I5?  
typedef T & reference; p>x[:*  
} ; xwvg @  
template < typename T > )\K;Ncp[  
struct   ref < T &> Tx)!qpZ  
  { 4sJM!9eb[  
typedef T & reference; -o: if F|  
} ; ;zq3>A  
fyHFfPEE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '?$N.lj$d  
/w[B,_ZKTk  
template < typename T > o}^/K m+t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "!w$7|% T  
  { R{6~7<m.  
  return l(t) = r(t); ^ &UezDTS  
} '2LK(uaU  
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。 0 $Ygt0d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &ZyZmB  
Jeb"t1.$  
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 }253Q!f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [-Xz:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _Fc :<Ym?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =@ SJyW  
最后的布局是: yLFZo"r  
                Add $RAS pM  
              /   \ Nj5V" c  
            Divide   5 X6h@K</c^:  
            /   \  s*XE  
          _1     3 UYw_k\  
似乎一切都解决了?不。 $~^Y4 } m  
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。 yW@0Q:  
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。 uGo tXb  
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: &PE/\_xD_  
NI<;Lm  
template < typename Right > &<Iyb}tA?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lhk=yVG3  
Right & rt) const 8?yRa{'"  
  { WSi`KNX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bm e_#  
} ?v5OUmFM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cu |S|]g  
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。 YZ0y_it)  
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。 \Ei(HmEU  
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。 $4Vpl  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4hQ.RO  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? JkfVsmc<{h  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: # .j[iN :+  
JXhHitUD  
template < class Action > (7zdbJX  
class picker : public Action K-<kp!v  
  { ^Fop/\E  
public : ?^X e^1(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} - WEEnwZ  
  // all the operator overloaded Q`0 k=<  
} ; wO-](3A-8P  
.sqX>sU/]  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 7>@g)%",  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: H Z)an  
s:p6oEQ=J  
template < typename Right > kO)+%'L!8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M9PzA'}4W6  
  { Id(wY$C&>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M~!DQ1u  
} S7(Vc H  
s.uw,x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0b3z(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。 7,v}Ap]Pa  
?7eD< |  
template < typename T >   struct picker_maker ;)c 4  
  { L_~vPp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ' K\ $B_  
} ; d*cAm$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ZC!GKW P2  
  { <+r<3ZBA  
typedef picker < T > result; g~/@`Z2Y  
} ; _T^+BUw  
12olVTuw  
下面总的结构就有了: Cg]Iz< <bE  
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。  MYk%p'  
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。 Nn:>c<[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;,&$ob*/  
至此链式操作完美实现。 `A0trC3  
HLruZyN4  
I_aS C4  
七. 问题3 gX'nFGqud  
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,m r|  
%=PGvu  
template < typename T1, typename T2 > "TQ3{=j{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T+knd'2V6  
  { [BLBxSL  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k6(9Rw8bCk  
} FV];od&c  
F Cp\w1+  
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: 7O \sQ]i6  
m Bc2x8g)  
template < typename T1, typename T2 > m|8ljXX  
struct result_2 2y;J 11\  
  {  9{(A-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DtRu&>o_6D  
} ; ;Q{~jT  
zEJZ,<  
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? Ojwhcb^  
这个差事就留给了holder自己。 iH;IXv,b3  
    ^?Y x{r~9  
FVo_=O)  
template < int Order > +#wh`9[wBt  
class holder; $p?TE8G  
template <> 24; BY'   
class holder < 1 > gQ8FjL6?  
  { }z|@X KA#  
public : 49Y_ze6L}  
template < typename T > PSR21;  
  struct result_1 i^I U)\   
  { fEgwQ-]  
  typedef T & result; R{0nk   
} ; 4],*y`& g  
template < typename T1, typename T2 > W6 y-~  
  struct result_2 'U|Tye i?  
  { Z<ABK`rEO  
  typedef T1 & result; R>#BJ^>=  
} ; '^# =,+ A  
template < typename T > ?V9Da;cj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r,FPTf  
  { iQ7S*s+l5O  
  return (T & )r; 56JvF*hP  
} G Ch]5\  
template < typename T1, typename T2 > ,+mH1#-3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const by0@G"AE+  
  { kbcqUE  
  return (T1 & )r1; 9irT}e  
} NJqjW  
} ; !\(j[d#  
%7vjYvo>  
template <> Jp#Onl+d6  
class holder < 2 > @ 5tW*:s  
  { s/cclFji]  
public : $eQf5)5  
template < typename T > ynQ+yW74Z  
  struct result_1 83[gV@LW0m  
  { :@=;WB*0  
  typedef T & result; ijuIf9!  
} ; >anq1Kf  
template < typename T1, typename T2 > u.~`/O  
  struct result_2 O S%  
  { {!]7=K)W9  
  typedef T2 & result; -l2aAK1M  
} ; J 6%CF2  
template < typename T > Dmq_jt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "$6 .L^9W  
  { A-GU:B  
  return (T & )r; L?:fyNA3[  
} `rQDX<?  
template < typename T1, typename T2 > )o[Jxu'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  gK Uci  
  { =e j'5m($3  
  return (T2 & )r2; _O w]kP='  
} .`; bQh'!  
} ; 6vL+qOdx  
CG397Y^  
]\ DIJ>JZ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 M>m+VsJV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: fx#Krr @  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R&P}\cf8T  
"gQA|NHwV  
return l(i, j) = r(i, j); +`_Km5=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8F(Vd99I  
 >M-ZjT>  
  return ( int & )i; 8RE"xJMff  
  return ( int & )j; Q(0eq_X|6  
最后执行i = j; Ce~ a(J|"  
可见,参数被正确的选择了。 0[QVU,]<  
=E~)svl6g  
tg|7\Z7i  
Aav|N3  
-q6d&D'B+  
八. 中期总结 QgB%\mO=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @Y| %  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 </@3}rfUPg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x+;"(]#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y [ p  
Rk(2|I  
 ~d\>f  
?$Tp|<tx#  
\-eDNwJ:#@  
?x-:JME0  
九. 简化 {DVu* %|  
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。 H7&bUt/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V 'e _gH  
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: eJ2$DgB}t  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Pko2fJt1  
  +-*/&|^等 J*}Qnl+  
2. 返回引用。 ?loP18S b  
  =,各种复合赋值等 xzrA%1y  
3. 返回固定类型。 s;NPY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XkE'k;AEx  
4. 原样返回。 tIJ?caX5=  
  operator, 2 ,bLEhu  
5. 返回解引用的类型。 o%1dbbh  
  operator*(单目) \ W.uV[\  
6. 返回地址。 aH(B}wh{  
  operator&(单目) ~P5;k_&  
7. 下表访问返回类型。 tJgo% P1  
  operator[] #lo1GoL\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \&#pJBBG  
  operator<<和operator>> 3<vw#]yL  
n |Is&fy  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )cUFb:D*"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >ngP\&\  
{S 2? }  
template < typename Left > !hS~\+E  
struct value_return ` fm^#Nw  
  { u?-X07_  
template < typename T > PY{])z3N  
  struct result_1 /QT"5fxKJ  
  { 8O='Q-& 8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %g+*.8;"b  
} ;  jcVK4jW  
N sNk  
template < typename T1, typename T2 > v$_YZm{!<  
  struct result_2 B+Ox#[<75  
  { r)Dln5F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ImZ!8#  
} ; )e6)~3[^  
} ; _Vl22'wl  
WY3D.z-</  
yWkg4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mO|YX/>  
p%?m|(4f  
下面我们来剥离functor中的operator() co-dq\P  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :i8B'|DN5  
']cRSj.  
return l(t) op r(t) g[ dI%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kEr; p{5  
return op l(t) ,'0Zd(s  
return op l(t1, t2) !caY  
return l(t) op )~CnDk}^R  
return l(t1, t2) op hJsYKd8g  
return l(t)[r(t)] vD@ =V#T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L%sskV(  
D <SLv,Y  
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: CQGq}.Jt!  
单目: return f(l(t), r(t)); z&x3":@u<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =FfxHo1k  
双目: return f(l(t)); *W&}}iL  
return f(l(t1, t2)); t7 ].33%\  
下面就是f的实现,以operator/为例 Aq~}<qkIF+  
/6@~XO) w  
struct meta_divide jXu)%<  
  { /CW 0N@  
template < typename T1, typename T2 > : #om6}   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {@tqeu%IM  
  { @ UgZZ  
  return t1 / t2; )!tqock*v  
} G+dQ" cI9  
} ; rm"C|T4:V  
o{n)w6P{R,  
这个工作可以让宏来做: Xe:gH.}  
n +R3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ P g{/tM Y  
template < typename T1, typename T2 > \ A.@/~\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; A\IQM^i  
以后可以直接用 y53f73Cg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :e|[gEA  
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 :1/K$A)^{  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) kafRuO~$  
d=J$H<  
C[0*>W8o  
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 byrK``f  
M`jqU g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,|u^-J@  
class unary_op : public Rettype %hnv go:^g  
  { xQ{n|)i>  
    Left l; "?r=n@Kv  
public : 45+w)Vf!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @s[Vtw%f  
dH8^\s .F  
template < typename T > '1u!@=.\G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZA>p~Zt  
      { Y  c]  
      return FuncType::execute(l(t)); (}jYi*B  
    } ,dZ&i! @?  
S="teH[  
    template < typename T1, typename T2 > Vy6A]U\%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *RpBKm&^7  
      { /xseI)y.B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wAn}ic".b  
    } WhU-^`[*  
} ; ZBX,4kxK7  
>^\}"dEvr  
BEfp3|Stb  
同样还可以申明一个binary_op .NOh[68'  
kl&9M!;:n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <ic%c/mN  
class binary_op : public Rettype {y0`p1  
  { s1/:Ts[3i  
    Left l; %8N=4vTJ  
Right r; _Vj uQ  
public : Ait3KIJ9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k 6)ThIG  
=Y;w O8  
template < typename T > 6L\?+=X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /ZcqKC  
      { :% o32  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `_*NFv1_  
    } qwz_.=5E6  
%M/rpEE"b%  
    template < typename T1, typename T2 > -N4km5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XX@@tzN  
      { NjL^FqA[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )X dpzWod  
    } }>|!Mf]W?R  
} ; beN(7jo  
1`;,_>8  
5*he  
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 ecjjCt2S  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9N?BWv }  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DQ a0S7I  
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。  a1p}y2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {8YNmxF#  
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。。。 <l,Kg 'v  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2G4OK7x  
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) e?"XMY  
下面是修改过的unary_op X=Th  
G"~%[k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HU='Hk!  
class unary_op Uz&XqjS  
  { H%AF,  
Left l; fNkN  
  Oy,`tG0  
public : JkiMrpkuk  
ls<7Qe"a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'aFjyY?%  
j![;;  
template < typename T > 4kZ9]5#.  
  struct result_1 X9lh@`3  
  { fT&>L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /M.@dW7 w  
} ; p%_m!   
Ul41R Ny)  
template < typename T1, typename T2 > $d[xSwang  
  struct result_2 %^r}$mfy:0  
  { s?j` _ B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C6-71 `C0  
} ; z 5T_  
x-Cy,d:YX  
template < typename T1, typename T2 > l_Ffbs_6t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qBkI9H  
  { t mCm54  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~|7jz;$V  
} 99<0xN(25  
m)]A$*`<  
template < typename T > ~BSE8M+r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w=r3QKm#K  
  { lQnl6j  
  return OpClass::execute(lt(t)); )7H s  
} ;g0p`wV  
DKcg  
} ; \8I>^4t'/  
C9`J6Uu  
@y#QHJ.j  
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 : Y{aa1  
好啦,现在才真正完美了。 D~< 3  
现在在picker里面就可以这么添加了: d_0r  
:tv:46+s=  
template < typename Right > G O=&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L;n2,b  
  { ]Gm $0uS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~sI$xX!  
} ]lKQ wpX3  
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。 *TjolE~o  
-\.'WZo`  
A=v^`a03I  
5g{L -8XwI  
`3v! i   
十. bind I^5T9}>Q  
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。 ]G0`W6;$]  
先来分析一下一段例子 YEEgDw]BQ  
4|&7j7<u  
2hjR'6h"Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} GYx_9"J\5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7*7Z&1*3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1-Fz#v7p  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Whf7J'  
我们来写个简单的。 GS%i<HQ3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,@_$acm  
对于函数对象类的版本: suh@  
n.[0#Ur&}  
template < typename Func > {L!w/IeX  
struct functor_trait j4au Zl]NF  
  { !Cm<K*c"&E  
typedef typename Func::result_type result_type; %'}L.OvG  
} ; x,s Ma*vd  
对于无参数函数的版本: a:PS}_.  
kp4*|$]  
template < typename Ret > X[frL)k]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uc% &g  
  { > n~l\ fC  
typedef Ret result_type; e7{n=M  
} ; =sqh PS<>  
对于单参数函数的版本: iK*2 Z$`lw  
#xqeCX 4p  
template < typename Ret, typename V1 > 6\MJvg\;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3~e"CKD>  
  { <p48?+K9  
typedef Ret result_type; ~zklrBn&  
} ; +\`D1d@  
对于双参数函数的版本: t|gEMDGa3  
O1@-)<_71  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~ caKzq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (c /H$'  
  { nt,tM/  
typedef Ret result_type; idwiM|.iU  
} ; Xd_86q8o  
等等。。。 @j%r6N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \dyJ=tg  
_E e`Uk  
template < typename Func > {gE19J3  
struct func_return 't$(Ruw  
  { IT,TSs/Y  
template < typename T > /t-m/&>  
  struct result_1 +$MNG   
  { H61 ,pr>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bi"7FF(z  
} ; tylMJ$ 9*.  
x%ZgLvdp,  
template < typename T1, typename T2 > qll)  
  struct result_2 yZ[H&>  
  { [)}F4Jsz%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `;7^@k  
} ; u,:GJU  
} ; (C#9/WO?  
{:&t;5qz^  
~jab/cR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _y}]j;e8>{  
Azx4+`!-  
template < typename Func, typename aPicker > XEF|B--,  
class binder_1 vUGEzCM  
  { N[ %^0T$  
Func fn; (F$V m  
aPicker pk; 6i/x"vl>  
public : ~X^L3=!vf  
:)v4:&do  
template < typename T > ^$):Xz  
  struct result_1 6!} @vp![  
  { OO@ (lt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n'D1s:W^B  
} ; 7|6uY  
!>B|z=  
template < typename T1, typename T2 > 1F*gPhm  
  struct result_2 }&d@6m]  
  { xrX^";}j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )v1n#m,W  
} ; nDnSVrvd-i  
& ?mH[rG"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BN&^$1F((  
t\nYUL-H  
template < typename T > gc-yUH0I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0c4H2RW  
  { i]8HzKuiW  
  return fn(pk(t)); Rh-e C6P  
} !/G2vF"  
template < typename T1, typename T2 > `;-K/)/x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vn@9Sqk  
  { c&.>SR')  
  return fn(pk(t1, t2)); -QL_a8NL  
} {D1"bDZ  
} ; Ml1sE,BT  
Bk&ry)`gD  
dEU +\NY  
一目了然不是么? !(PAUW S@  
最后实现bind NF <|3|  
8 /1 sy.R  
l5ww-#6Z  
template < typename Func, typename aPicker > Al="ss&2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x@3Ix, b'  
  { i-)OY,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =$6z1] ;3  
} \Tf845  
smQ<lwA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &*\wr} a!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 e&zZr]vs]l  
4QODuyl2H  
十一. phoenix !Mp.jE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: y@"6Dt|  
qc_c&  
for_each(v.begin(), v.end(), 62~8>71;'  
( W'x/Kg,w-  
do_ 6p%;:mDB  
[ p`lv$ @q'  
  cout << _1 <<   " , " 5y;texsj[  
] -@{5 u d  
.while_( -- _1), !E<y:$eH:  
cout << var( " \n " ) e;9Z/);#s  
) 5Jd(&k8%  
); To1 .U)do  
B2Qt tcJ  
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: LIYj__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 r9<OB`)3+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rf_(pp)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: fB+4mEG@  
$8gj}0}eH  
x5_V5A/@LU  
template < typename Cond, typename Actor > v0)I rO  
class do_while 7 sv 3=/`  
  { lB9 9J"A  
Cond cd; sJ[I<  
Actor act; U:xY~>  
public : vZ[wr@)  
template < typename T > 4Cs |F7R  
  struct result_1 aI]EwVz-q  
  { {\3ZmF  
  typedef int result_type; F]kn4zr  
} ; z97RNT|Y7U  
`R@1Sc<*|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %fB]N  
w.w(*5[  
template < typename T > YCr:nYm<f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !5lb+%7  
  { "J|{'k`  
  do (Tt\6-  
    { c:(Xk zj  
  act(t); LUSBRr8  
  } k I  
  while (cd(t)); (/TYET_H  
  return   0 ; xwK{}==U  
} ]E/^(T-O  
} ; Dy`;]-b6u  
/ i[F  
C;]}Ht:~I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 57 (bd0@8  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 7]se!k,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 r'!L}^n  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 h= tzG KI  
下面就是产生这个functor的类: Z4 y9d?g%b  
_p0@1 s(U  
SVKjhZK  
template < typename Actor > @I_!q*  
class do_while_actor %0 cFs'  
  { l*eJa38  
Actor act; LsB|}_j7  
public : 8$)xxV_zp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;7,>2VTm  
f@Oi$9CZn  
template < typename Cond > FI|jsO 3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cQM_kV??!  
} ; E6+c{41B  
gEr@L  
&c[.&L,w4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k# -u!G  
最后,是那个do_ ndW]S7  
)LOV)z|}  
 S9\_ODv  
class do_while_invoker ux>wa+XFa  
  { O^/z7,  
public : %DOV)Qc2  
template < typename Actor > 3vdhoS|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B?M&j  
  { +% E)]*Ym  
  return do_while_actor < Actor > (act); {v3?.a$ u  
} '0ks`a4q  
} do_; hbfN1 "z  
Tfsx&k\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Lt'FA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LT+QW  
最后来说说怎么处理break和continue R3 Zg,YM  
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。 3Lg)237&j  
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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