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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z;T_%?u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V { #8+  
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, dJvT2s.t[  
m |Isi  
An0Dq jR  
l', +l{\Z  
  class filler j@g`Pm%u`  
  { ^,-2";2Xh  
public : Z5x&P_.x[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RCZ"BxleU  
} ; HL8onNq  
QMO.Bnek  
:V,agAMn  
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: qr$h51C&  
Sj=x.Tr\  
2A>s a3\  
SSr#MIS?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &A/k{(.XP  
*A<vrkHz  
\zCw&#D0Z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _E\Cm  
H$D),s gv  
<b JF&,  
:mYVHLmea  
二. 战前分析 Mz59ac  
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。 azK7kM~  
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 [P:+n7= ,l  
io&FW!J.  
JxP&znng  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fBj-R~;0  
  /* --------------------------------------------- */ %P8*Az&]T  
vector < int *> vp( 10 ); ,J*C'#sW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  =1MVF  
/* --------------------------------------------- */ e]9Z]a2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P/!W']OO  
/* --------------------------------------------- */ "O}u2B b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qV$\E=%fhM  
  /* --------------------------------------------- */ K*!qt(D&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `;~A  
/* --------------------------------------------- */ QsemN7B "<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *F:)S"3_~e  
gT-"=AsxZQ  
\iP=V3  
NIo!WOi  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0<3->uK  
1._1, _2是什么? }xa~U,#5  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 L'?7~Cdls  
2._1 = 1是在做什么? l('@~-Zy  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 mz>GbImVD~  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 'w$jVX/  
FF5|qCV/z  
te[#FF3{  
三. 动工 m;4qs#qCg?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rv?4S`Z,x$  
3< 'bi}{  
1m~-q4D)V  
`=Z3X(Kc  
template < typename T > BjSd\Ul  
class assignment K[q{)>,9  
  { |tr^ `Z  
T value; 7 /6 Zp?  
public : zG* >g  
assignment( const T & v) : value(v) {} =w5]o@  
template < typename T2 > P Dgd'y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '.B5CQ  
} ; -HU4Ow  
iSP}kM}  
+RBX2$kB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 le|Rhs%Z%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +HT?> k  
H$ZLtPv5  
91#rP|88;  
B&+)s5hh  
  class holder dW5@Z-9  
  { ?E}9TQ  
public : -UoTBvObAm  
template < typename T > =91wC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d-cW47  
  { e>T;'7HSS"  
  return assignment < T > (t); ^wIg|Gc  
} i5 0c N<o  
} ; *S<d`mp[  
ZLZh$eZZ  
|)65y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *x-@}WY$U  
/O}lSXo6E  
  static holder _1; WYN0,rv1:+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iLt2L;v>h  
j  Gp&P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  3 GL,=q  
而不用手动写一个函数对象。 3y%,f|ju  
G]n_RP$G  
 Al1}Ir   
U#G<cV79  
四. 问题分析 2!_DkE  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8F K%7\V  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2Krh&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 SE$~Wbj?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C %i{{Y&l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g#q7~#9  
FnPn#Cv>*  
五. 问题1:一致性 U4N H9-U'  
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?| zRMz8IC.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wEF"'T  
z"c,TlVN3  
struct holder <U y $b4h  
  { M%YxhuT0  
  // eiQ42x@Z  
  template < typename T > IP  
T &   operator ()( const T & r) const 2~l+2..  
  { xOx=Z\ c  
  return (T & )r; /Un\P   
} t3b M4+n  
} ; t52KF#+>  
-EJj j {  
这样的话assignment也必须相应改动: .lAPlJOO  
;efF]")  
template < typename Left, typename Right > >a;LBQ0  
class assignment )UtK9;@"  
  { I|l5e2j  
Left l; PJO.^OsM  
Right r; tlM >=s'T  
public : t$&'mJ_-w  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zZW5M^z8  
template < typename T2 > 0g2rajS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Pm]lr|Q{I  
} ; & }7+.^  
u2S8D uJ  
同时,holder的operator=也需要改动: 3Rhoul[S  
B7wzF"  
template < typename T > 29^(weT"]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q@uWh:  
  { Ob/i_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R7 rO7M !  
} =M6{{lI/  
5@J]#bp0M  
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。 ~3Za"q*0s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Mh2Zj  
TBIr^n>Z<k  
return l(rhs) = r; VU1Wr|  
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。 "g*`G<W_s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: K 6yD64  
;jJ4H+8  
template < typename Tp > J|F!$m{  
class constant_t ?[|A sw1t  
  { "(iDUl  
  const Tp t; RBfzti6  
public : -Q/wW4dE=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wRZFBf~ :  
template < typename T > 3 Q~0b+k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lcM  
  { DL#y_;#3_  
  return t; :r2d%:h%2  
} }KYOde@  
} ; $o. ;}  
T[I7.8g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bXeJk]#y  
下面就可以修改holder的operator=了 86eaX+F  
a)*(**e$*i  
template < typename T > iaJLIrl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E5 #ff5  
  { \<hHZS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +4p=a [  
} ,|Gjr T{vf  
4s9.")G  
同时也要修改assignment的operator() If]rg+|U  
/'zXb_R,$  
template < typename T2 > "sIww  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wwet90_g  
现在代码看起来就很一致了。 gi>W&6  
xLb=^Xjec  
六. 问题2:链式操作 (5A8#7a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F-F1^$]k  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 }ik N  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 g{ ;OgS3>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,:#h;4!VRF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a*t @k*d_  
r7#.DJnN.  
template < typename T > ^G 'n z  
struct result_1 *8+HQ[[#  
  { ~Q#! oh'i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K%_UNivN  
} ; .2U3_1dX  
=7#"}%4Q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: '(SivD  
yeMe2Zx  
template < typename T > `\P1Ff@z0  
struct   ref bPif"dhHe  
  { ?D,j!Hy  
typedef T & reference; aI=Q_}8-  
} ; Nc HU)  
template < typename T > ao0^;  
struct   ref < T &> K-"`A.:S  
  { U<r!G;^`  
typedef T & reference; o bN8+ j  
} ; K}M lC}oIt  
|3~]XN-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7z$bCO L=S  
*FC|v0D  
template < typename T > Q"uK6ANp'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *2}f $8  
  { L7nG5i  
  return l(t) = r(t); (>Nwd^  
} E!.&y4  
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。 EiaP1o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q/]o'_[vW  
sxS%1hp3  
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 a#G3dY>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6xA xLZz<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jse!EtB:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (`_fP.Ogb  
最后的布局是: u.G aMl4 (  
                Add FhPCFmmUT  
              /   \ p-l FzNPc0  
            Divide   5 ]d~{8h!G  
            /   \ DUH DFG  
          _1     3 wW8[t8%43  
似乎一切都解决了?不。 ,j9?9Z7R  
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。 ._t1eb`m{  
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。 @v:Eh  
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: X&| R\v=}  
c10$5V&@  
template < typename Right > m`n~-_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dz>Jl},`k  
Right & rt) const X 5X D1[  
  { H:9G/Nev  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S{v]B_N[M  
} #0Uz1[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o2hk!#5[4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 [clwmx  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 A|]#b?-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _~D#?cFY6  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 #6~Bg)7AM  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? =9`UcTSi6p  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: (2QfH$HEk  
>qOj^WO~  
template < class Action > .)Pul|)d  
class picker : public Action ]zCD1 *)  
  { BX6kn/i  
public : x]`@%8Sm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9:GP~oI j  
  // all the operator overloaded h{H*k#>  
} ; }~NXiUe  
!*HJBZ]q  
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。 [)dIt@Y&j  
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: ?E(X>tH  
F|R7hqf  
template < typename Right > <2]D3,.g.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _ WPt zL  
  { $cc]Av4c2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U 8p %MFD  
} 6$f\#TR  
80 T2EN:$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > lUA-ug! ^  
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。 WC37=8mA  
<%`Rku  
template < typename T >   struct picker_maker :<k (y?GB  
  { nHH FHnFf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; km][QEXs%  
} ; >}Bcv%zZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L|:CQ  
  { /#&jF:h  
typedef picker < T > result; 2"6qg>]-t  
} ; FC6~V6R  
XJKns  
下面总的结构就有了: WHOX<YJs  
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。 = &?&}pVF  
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。 rly%+B `/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /Hq  
至此链式操作完美实现。 ~tV7yY|zr  
?G!~&  
?8?vBkz~  
七. 问题3 O"df5x9@  
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。 rnQ_0d  
o1?-+P/  
template < typename T1, typename T2 > ;ND[+i2MN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^OX}y~'  
  { C984Ee  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W[a"&,okqO  
} sf[|8}(  
42A'`io[w]  
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: Y'bz>@1(  
f-|zh#L  
template < typename T1, typename T2 > j;V\~[I^u  
struct result_2 sLJ]N0t  
  { /V`SJ"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L6i|5 P  
} ; k~K;r8D/  
`Mbs6AJ  
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? ($/l_F  
这个差事就留给了holder自己。 sQ^t8Y 9  
    Jc}6kFgO6  
mvc ;.+  
template < int Order > nnN$?'%~6  
class holder; K|$ c#X  
template <> Fj2z$   
class holder < 1 > cQ1Axs TO  
  { -$:*!55:j  
public : a~a:mM > p  
template < typename T > L-S5@;"  
  struct result_1 {X{S[(|  
  { m&D I2he  
  typedef T & result; jb,a>9 ]p  
} ; 4b;*:C4?  
template < typename T1, typename T2 > ]h' 38W  
  struct result_2 .-mIU.Nwi  
  { DO~[VK%|  
  typedef T1 & result; )?{!7/H F@  
} ; WQze|b %  
template < typename T > Y<(7u`F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }7b{ZbDI  
  { C4`&_yoP4-  
  return (T & )r; ai1;v@1  
} G3+e5/0  
template < typename T1, typename T2 > F E{c{G<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `w`N5 !  
  { <nG}]Smd7  
  return (T1 & )r1; DR3om;Uk  
} k\;D;e{  
} ; wbcip8<t  
n'{jc 6&|  
template <> -64 ;P9:A>  
class holder < 2 > '[%Pdd]! E  
  { 3`{;E{  
public : DEhR\Z!  
template < typename T > Ta/zDc"e  
  struct result_1 2|i1}  
  { UF6U5],`u  
  typedef T & result; ?I? ~BWu  
} ; 7-n HPDp'  
template < typename T1, typename T2 > V9}\0joM  
  struct result_2 eq8faC5  
  { e!L5 v?  
  typedef T2 & result; #3LZX!  
} ; +l/kH9m  
template < typename T > LVm']_K(f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RMpiwO^  
  { :<{ 15:1  
  return (T & )r; qxAh8RR;/  
} *{k{  
template < typename T1, typename T2 > IDw`k[k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z"\w9 @W  
  { E3[9!L8gb  
  return (T2 & )r2; &\~*%:C  
} D]aQt%TL  
} ; ~"vS$>+  
'nh2}  
NF4(+E9g  
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> >。 s5+;8u9K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: oQV3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^W%F?#ELN2  
fQU_:[ Uz  
return l(i, j) = r(i, j); y( 22m+B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X"`[&l1  
_z%~ m2SP  
  return ( int & )i; bXc*d9]  
  return ( int & )j; lX2:8$?X  
最后执行i = j; &=M4Z/Ao  
可见,参数被正确的选择了。 .o]I^3tf c  
"M/) LXn:0  
Q(aNa!  
ni2 [K`  
dMsS OP0E  
八. 中期总结 Bsg^[~jWJu  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: F:#5Edo}A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8(y%]#n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x0{B7/FN  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bc~WJ+  
pV (Mh[ }P  
YU+P+m2X  
N#RC;  
1,$"'lKwt  
X[$|I9  
九. 简化 %g5#q64  
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。 /AOGn?Z3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TB&IB:4)R  
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: lDKyD`WKnZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 E $\nb]JQ  
  +-*/&|^等 %O#zE-H"  
2. 返回引用。 )p;t '*]  
  =,各种复合赋值等 8EdaqF  
3. 返回固定类型。 [bX ^_ Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dyf>T}Iy  
4. 原样返回。 V6_":L"!  
  operator, >?ar  
5. 返回解引用的类型。  q"T?  
  operator*(单目) )F&.0 '  
6. 返回地址。 |@1(^GX  
  operator&(单目) 0g=vMLi  
7. 下表访问返回类型。 5Uy *^C7M^  
  operator[] UY({[?Se  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LY)Wwl*wc  
  operator<<和operator>> S *J{  
Wtk|}>Pf  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5%QYe]D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2^Im~p~ByE  
[4YRyx&:++  
template < typename Left > xhho{  
struct value_return 0[<' ygu  
  { cV@^<  
template < typename T > rr(kFQ"  
  struct result_1 <vV"abk  
  { g@M5_I(W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <3N\OV2  
} ; j x< <h _j  
>Je$WE3  
template < typename T1, typename T2 > X6$Cd]MN  
  struct result_2 HOH5_E>d  
  { }aa]1X(u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /g9^g(  
} ; R)$]r>YZF  
} ; <Z_\2 YW A  
TC'SDDX  
-$=RQH$9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait aQY.96yo  
_dAn/rj   
下面我们来剥离functor中的operator() L8'4d'N+ >  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?G~rYETvw  
~Eik&5 z  
return l(t) op r(t) W=+AU!%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XUR#|  
return op l(t) &YD+ s%OL  
return op l(t1, t2) \Wppl,"6c  
return l(t) op Qh Rj*,  
return l(t1, t2) op <6hs<qXqi  
return l(t)[r(t)] nTs\zikP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r oG<2i F  
5&L*'kV@  
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: 'x? |tKzd  
单目: return f(l(t), r(t)); 8dt=@pwx&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mRyf+O[  
双目: return f(l(t)); +jq@!P"}d  
return f(l(t1, t2)); =^*EM<WG)  
下面就是f的实现,以operator/为例 l& sEdEA  
%z[=T@  
struct meta_divide 1B&XM^>/  
  { YKayaI\*  
template < typename T1, typename T2 > [J eq ?X9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5S&Qj7kr  
  { yLXIjR  
  return t1 / t2; Xq37:E2  
} TPkP5w  
} ; A~k: m0MX  
7TypzgXNe  
这个工作可以让宏来做:  vmfFR  
[4B (rra  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vfhoN]v  
template < typename T1, typename T2 > \ $/JXI?K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P@5-3]m=  
以后可以直接用 g}hNsU=$5~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pd d(1K*  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 o@j!JI&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) N~`r;E  
j1+I_   
Wie0r@5E  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 F8tMZ,:  
.ty2! .  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gwg~4:W  
class unary_op : public Rettype &\6(iL  
  { SLNOOEN  
    Left l; ]0%{ IgB  
public : 3&c'3y:b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^:f)XZ  
`2V{]F  
template < typename T > 8<Yv:8%B6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const > 9z-/e  
      { |rhB@k  
      return FuncType::execute(l(t)); Tb:'M:dM"  
    } SnvT !ca  
" ? V;C  
    template < typename T1, typename T2 > 4-'0# a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m%"=sX7/9  
      { R&P^rrC@B5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?aTC+\=  
    } CJ)u#PmkJ  
} ; *?Wr^T  
+mKII>{  
;r]! qv:  
同样还可以申明一个binary_op 6 9uDc  
/Q#eP m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *(/b{!~  
class binary_op : public Rettype 4{6,Sx  
  { o ?.VW/"  
    Left l; XJS^{=/  
Right r; n36@&q+B&  
public : tLdQO"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NP~3!b  
^$oEM0h  
template < typename T > fG.6S"|M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +>a(9r|:  
      { es+ZPX>Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NJoHrhC='  
    } * "?,.  
OMYbCy^  
    template < typename T1, typename T2 > 8zJye6f;l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MfFmJ7>Bg  
      { 1O)m(0tb[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 76c:* bZ  
    } cauKG@:2F  
} ; 7eZwpg?K  
Tn>L?  
EW]8k@&g  
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 $3970ni,?O  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;\/ RgN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G(hnrRxn  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #xhl@=W;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! < r b5'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +tYskx/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "oR%0pU*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 8<E U|/O  
下面是修改过的unary_op d,j)JnY3V  
gG(9&}@(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2Aa  
class unary_op kCoEdQ_  
  { ah!RQ2hDrV  
Left l; 2&o3OKt  
  jgYe\dinM  
public : YB]^Y^"e  
H}1XK|K3#H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UM+g8J{$*;  
>-`-D=!V  
template < typename T > ai4ro"H  
  struct result_1 2)q$HUIX  
  { c+1<3)Q<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; eE0nW+i  
} ; \9:IL9~F  
s=#[>^?  
template < typename T1, typename T2 > !JjNm*F[  
  struct result_2 \ERHnh  
  { ]XfROhgP=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *  }ZKQ  
} ; 3.?oG5 P#  
x$bCbg  
template < typename T1, typename T2 > 5@i(pVWZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r"KW\HN8  
  { >T29kgF2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ITU6Eq  
} anUH'mcK*  
<a D}Ko(  
template < typename T > 0INlo   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Reg%ah|$/=  
  { R&L^+?  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,L(q/#p  
} 3 k)P*ME#  
KKwJ=za  
} ; 0VI[6t@  
E-$N!KY  
"Za'K+4  
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 3 DZ8-N S  
好啦,现在才真正完美了。 =G1 5 eZW  
现在在picker里面就可以这么添加了: D}pN sQ  
gBy7 q09r  
template < typename Right > - I j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const mS-{AK  
  { j"P}Wn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4Mj cx.21  
} p+{*&Hm5  
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。 hKQg:30<  
*Cx3bg*Gan  
tWI4x3 &2  
9,A HC2kn%  
8lT2qqlr  
十. bind f9b[0L  
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。 X&|y|  
先来分析一下一段例子 /A%31WE&1  
DI:"+KMq{  
!}&f2!?.W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} o~p%ODH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6^Ax3# q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IdL~0;W7  
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。  ZG-[Gz  
我们来写个简单的。 ZfWF2%]<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X}j_k=,C  
对于函数对象类的版本: dWDf(SS  
}!5+G:JAh  
template < typename Func > ]1i1_AR'`  
struct functor_trait XZ1<sm8t."  
  { UP e@>  
typedef typename Func::result_type result_type; |gJI}"T  
} ; An3%@;  
对于无参数函数的版本: 9]*hP](  
sQr |3}I(  
template < typename Ret > 4.i< `'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > WH0$v#8`v  
  { . ^JsnP  
typedef Ret result_type; )R9QJSe  
} ; vip& b}u  
对于单参数函数的版本: CXhE+oS5z'  
ADVHi3b  
template < typename Ret, typename V1 > =jW= Z$3q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SXm Hn.?  
  { R"k}wRnxY  
typedef Ret result_type; SRpPLY{:F  
} ; -JB~yO?0  
对于双参数函数的版本: C\C*'l6d  
Qo \;)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3/?{= {  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $56Z/*  
  { !TdbD56  
typedef Ret result_type; *mj3  T  
} ; N13wVx  
等等。。。 v`KYhqTUl  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e8ZMB$byP  
*u`[2xmuYf  
template < typename Func > o+.LG($+U  
struct func_return v6_fF5N/  
  { 9)]asY  
template < typename T > ~xP4}gs1  
  struct result_1 fp2.2 @[  
  {  C%\.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p$OkWSi~  
} ; f<aJiVP  
^SH8*7l7  
template < typename T1, typename T2 > Dwp-*QK^G  
  struct result_2 O!#bM< *  
  { BD (  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @ wJ|vW_.  
} ; j_2yTz"G-  
} ; zd+<1R;  
| ?])]F  
CHX- 4-84{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 982n G-"  
R#i{eE*WF  
template < typename Func, typename aPicker > TbPTgE *  
class binder_1 tHV81F1J  
  { exQU  
Func fn; ] M#OS$_O@  
aPicker pk; j* \gD  
public : zw,=mpf3_  
V]$J&aD  
template < typename T > vfZ.js/  
  struct result_1 )"Vd8*e  
  { z7'C;I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1'{A,!  
} ; BVk&TGa;[$  
yG<`7v  
template < typename T1, typename T2 > n_X)6 s  
  struct result_2 1:r8p6  
  { P7`sJ("#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |Q)c{9sD  
} ; l;C00ZBOc  
&6mXsx$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5bKm)|4z6  
bF X0UE>  
template < typename T > OLS.0UEc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const & NO:S  
  { orcPKCz|"  
  return fn(pk(t)); gwyHDSo8:a  
} b^~"4fU  
template < typename T1, typename T2 > !.nyIA(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N-O"y3W}  
  { fxKhe[;  
  return fn(pk(t1, t2)); mlmp'f  
} (dh{Gk4=+  
} ; FnFJw;:,{  
Z*Fxr;)d  
zJ2dPp~u  
一目了然不是么?  aX'R&R  
最后实现bind w`")^KXi  
e MT5bn  
@ !UuK;  
template < typename Func, typename aPicker > ]a}K%D)H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,XJ Xw(LM  
  { I Y='tw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O4mSr{HCp  
} oju}0h'1  
RZ#~^5DiO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QmpP_eS >  
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。 "`jey)&H*M  
quPNwNy  
十一. phoenix "DniDA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =I}8-AS~V  
Bi'qy]%  
for_each(v.begin(), v.end(), uGxh}'&  
(  gh{Z=_  
do_ */ ~_3  
[ vCB0 x:/  
  cout << _1 <<   " , " Y%B:IeF}  
] W".: 1ov#B  
.while_( -- _1), [Pnk@jIk4  
cout << var( " \n " ) _4]GP3`  
) -J$,W`#z  
); ~x:B@Ow  
CE'd`_;HLn  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >8*J ;(:W  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor A+:X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l*`2 EJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?IWLH-fkP  
#H;yXsR `  
m1mA:R\zM  
template < typename Cond, typename Actor > #BK3CD(&  
class do_while 2Bf]#l{z  
  { rLU+-_  
Cond cd; Y30e7d* qr  
Actor act; E9]/sFA-]  
public : f ;[\'_.*  
template < typename T > "5+x6/9b  
  struct result_1 Z?7XuELKV  
  { yJj$iri  
  typedef int result_type; Vlk]  
} ; e95x,|.-_  
># {,(8\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &ZmHR^Flz  
91 ]"D;NN  
template < typename T > V@QWJZ"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1${lHVx]  
  { _.ny<r:g  
  do xzqgem`[\  
    { \,b@^W6e>  
  act(t); @.PVUP  
  } *Z+8L*k97  
  while (cd(t)); jI-\~  
  return   0 ; ]Ywj@-*q  
} `H_.<``>  
} ; P2q'P&  
`pHlGbrW  
nMniHB'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uEK9  
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。 eq|G\XJ  
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。 /ynvQ1#uA  
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。 >8pmClVvmR  
下面就是产生这个functor的类: $<y10DfO  
zPC&p{S>  
ranLHm.nB  
template < typename Actor > X/5\L.g2  
class do_while_actor Z`?Z1SBt  
  { &_L FV@/  
Actor act; 5iG+O4n%  
public : Hq[vh7Lux  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'g4t !__  
1qR[& =/  
template < typename Cond > dFu<h   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~s :M l  
} ; ~F</ s.  
'pJ46"D@m  
qMk"i@"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `qNhB\  
最后,是那个do_ Ux<2!vh  
tAPr4n!  
(&=<UGY(w  
class do_while_invoker _;;'/rs j  
  { ?f\;z<e|  
public : t3~ZGOn  
template < typename Actor > bD&^-& G  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Qj?qWVapA  
  { -FAAP&LG  
  return do_while_actor < Actor > (act); Auq)  
} 0X`sQNx  
} do_; }\9elVt'2  
Zd~l_V f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ] Q 'Ed  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7 +RsZu  
最后来说说怎么处理break和continue Ddf7wszW  
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。 [a\U8 w  
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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