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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y 4 wV]1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AfAlDM'  
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, mp'Z.4  
Yg<L pjq5X  
Ri   
#oYPe:8|m  
  class filler 6D\$K  
  { bHKTCPf  
public : $yn7XonS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (yJY/|  
} ; U}yq*$N  
e7_.Xr~[  
@sr~&YhA  
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: ^@V; `jsll  
o^efeI  
gTM*td(~^  
$q|-9B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yv;KKQ   
mhNX05D  
=K \xE"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Yy 8? X9r.  
n%S%a >IQj  
o){\qhLp  
xCQLfXK7  
二. 战前分析 {`ghX%M(l  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 YAdk3y~pL  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /g`!Zn8a  
&FpoMW  
/Kd9UQU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?~:4O}5Ax  
  /* --------------------------------------------- */ uGc0Lv4i/  
vector < int *> vp( 10 ); 1PN!1=F}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ke)}JU^"  
/* --------------------------------------------- */ @zC p/fo3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d:vuRK4+  
/* --------------------------------------------- */ u\A L`'v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7W MF8(j5  
  /* --------------------------------------------- */ nb~592u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "- ?uB Mz  
/* --------------------------------------------- */ n1Wo<$#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v[2N-  
'8"nXuL-  
j[RY  
z 0}JiWR  
看了之后,我们可以思考一些问题: D#k ~lEPub  
1._1, _2是什么? %TeH#%[g>\  
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。 %MM)5MsB  
2._1 = 1是在做什么? KU=+ 1,Jf  
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。 9 _b_O T  
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。 BO,xA-+  
yno X=#`  
5-RA<d#  
三. 动工 V<i_YLYmJe  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: | 9 <+!t\  
jX; $g>P  
xG1(vn83gq  
ri1;i= W  
template < typename T > u- }@^Y$M  
class assignment B fu/w   
  { VvUP;o&/  
T value; zN&m-nrw  
public : W,5_i7vr  
assignment( const T & v) : value(v) {}  X@Bg_9\i  
template < typename T2 > [OYSNAs *y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +Ym#!"  
} ; E*vh<C  
|%g)H,6c  
]Om;bmwt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DP.Y <V)B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^ AJ_  
ILIv43QKM(  
A D%9;KQ8  
5|A"YzY#  
  class holder xqpq|U  
  { z^o7&\:  
public : -7IRlP&  
template < typename T > HLX  #RQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &U_T1-UR2  
  { mM2DZ^"j(  
  return assignment < T > (t); FM"[:&>  
} 1l s8h  
} ; oi7Y?hTj  
LYke\/ md  
+62}//_?  
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: _/NPXDL  
c{3P|O&.  
  static holder _1; 9hei8L:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ov;q]Vn>  
?P;=_~X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J6mUU3F9f  
而不用手动写一个函数对象。 HBm(l@#.  
jG%J.u^k  
{^Rr:+  
%x8vvcO^t  
四. 问题分析 >-j( [%  
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。 XG!^[ZDs  
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。 TPA*z9n+B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [M2xF<r6t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |F +n7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s{:Thgv,9  
p{x6BVw?>  
五. 问题1:一致性 tN;^{O-(V  
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?| `0`#Uf_/$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iSNbbu#  
^[VEr"X  
struct holder t9r R>Y9  
  { K_fJ{Vc>O  
  // Flaqgi/j  
  template < typename T > \rY\wa  
T &   operator ()( const T & r) const e> Dux  
  { E%?> %h  
  return (T & )r; QN;GMX5&  
} r_MP[]f|0  
} ; +4F; m_G6  
_^D-nk?  
这样的话assignment也必须相应改动: F$S/zh$)0  
y]g5S-G  
template < typename Left, typename Right > [W99}bi$  
class assignment g,B@*2Uj  
  { } x Kv N  
Left l; @QDUz>_y  
Right r; SC--jhDZ  
public :  USJ4Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8l<~zIoO  
template < typename T2 > a1x].{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v 8TNBsEL  
} ; v}=pxWhm  
k>=wwPy  
同时,holder的operator=也需要改动: >:OP+Vc  
zVis"g`  
template < typename T > P]7s1kgaS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iV:\,<8d  
  { AD >/#Ul  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bYYjP.rcF  
} s>=$E~qq  
f[q_eY  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 (`<B#D;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nv3TxG  
?4t~z 1.f  
return l(rhs) = r; Ch]q:o4  
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。 <bJ~Ol  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]UrlFiR  
}OSfC~5P  
template < typename Tp > G+WCE*  
class constant_t [OFT!=.y &  
  { t&-c?&FO\;  
  const Tp t; ~Fo`Pr_  
public : I#xhmsF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GYonb) F  
template < typename T > Ok phbAX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D"K! ELGW  
  { u@aM8Na  
  return t; 2|`~3B)#  
} KF7d`bRe  
} ; PAiVUGp5[  
 LNvkC4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eTt{wn;6  
下面就可以修改holder的operator=了 5;[0Q  
Xm6M s<z6  
template < typename T >  c70B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w$749jGx  
  { _X)]/A%@  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -./ Y  
} xG(:O@  
z]sQ3"cmX  
同时也要修改assignment的operator() tAb3ejCo?  
O>ZJOKe  
template < typename T2 > th=45y"C  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hG3RZN#ejq  
现在代码看起来就很一致了。 <4;f?e u  
`U;V-  
六. 问题2:链式操作 ]xhH:kW4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2Mu(GUe;  
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。 eoPoG C  
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。 mW)"~sA  
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。 QEEX|WM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'YEiT#+/  
x_EU.924uY  
template < typename T > &0mhO+g   
struct result_1 *gI9CVfQl  
  { 6uFGq)4p@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ND5E`Va5R  
} ; /PkOF ((  
*JaFt@ x  
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: C,u;l~zz  
.|K\1qGW0  
template < typename T > \)PS&Y8n  
struct   ref U4Pk^[,p1G  
  { $P&27  
typedef T & reference; b*a}~1  
} ; CjA}-ee  
template < typename T > w2tkJcQ3  
struct   ref < T &> .sUL5`  
  { vaZ?>94  
typedef T & reference; BimM)4g  
} ; a[gN+DX%L  
r3.v^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: qxD<mZ@-R0  
wSs78c=  
template < typename T > >2)!w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z yI4E\  
  { &l~=c2  
  return l(t) = r(t); =`%%*  
} {XYf"ONi  
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。 $Vm J[EF1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~ K|o@LK  
%P]-wBJw  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 QLTE`t5w3'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZP%Bu2xd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NO)vk+   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?/s=E+  
最后的布局是: L G9#D  
                Add R7By=Y!t  
              /   \ 0M>%1 *  
            Divide   5 lc0ZfC  
            /   \ dnTXx*I:  
          _1     3 GG_A'eX:I  
似乎一切都解决了?不。 ?Qs>L~  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 fKT(.VN q5  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 k4nA+k<WI`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: #kGxX@0  
8%9OB5?F6  
template < typename Right > %K]nX#.B&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0b}lwo,|\  
Right & rt) const KBGJB`D*  
  { uO-R:MC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /h%MWCZWm^  
} :hxZ2O?5_  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @)8C  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 }~5xlg$B<<  
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。 K#{E87G(  
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。 ]H<C Rw  
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。 `24:Eg6r  
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? r^6v o6^  
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: +NEP*mk  
&On0)G3Rc  
template < class Action > P^LOrLmo8  
class picker : public Action j|WaWnl=  
  { P6 G/J-  
public : Qs{Qg<}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9P)<CD0  
  // all the operator overloaded zR3Z(^]v  
} ; _mL9G5~r  
wh:`4Yw  
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。 jW",'1h<n  
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=}UApK  
+=@Z5eu  
template < typename Right > p:ST$ 1 K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P-`^I`r  
  { osX23T~-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YKvFZH)  
} F]?$Q'U  
w } 2|Do$5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T}]Ao  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 U>x2'B v  
.]H]H*wC  
template < typename T >   struct picker_maker hOMFDfhU  
  { Lou4M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .^.UJo;4G  
} ; AQ 7e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^! ZjK-$A<  
  { cCV"(Oo[H|  
typedef picker < T > result; Nd!2 @?V4  
} ; "x$S%:p  
)SUN+YV^  
下面总的结构就有了: Q84KU8?d  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 W{m0z+N[B  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 W\<#`0tUt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O x$|ZEh  
至此链式操作完美实现。 =3SL& :8  
#-HN[U?Gs  
=\%>O7c,8Y  
七. 问题3 lE|T'?/  
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。 3Ob"r`  
-;`W"&`ss  
template < typename T1, typename T2 > ^Q:K$!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '7*=m^pc  
  { UXk8nH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }5tn  
} IfXLnD^||  
fF[g%?w  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: dju&Ku  
{M~!?# <K  
template < typename T1, typename T2 > 8:xQPd?3  
struct result_2 B?%D   
  { j'J*QK&Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \+AH>I;vO  
} ; VYAe !{[  
4COf H7Al9  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? a@jP^VVk  
这个差事就留给了holder自己。 49zp@a  
    }\*Sf[EMD  
rzBWk  
template < int Order > !3&vgvr  
class holder; "&+0jfLY+  
template <> d|NNIf  
class holder < 1 > d<3"$%C  
  { 3CHte*NL=  
public : QF>[cdl?8  
template < typename T > BVNh>^W5B  
  struct result_1 Ul'G g  
  { )w` Nkx  
  typedef T & result; Hf-F-~E  
} ; %ej"ZeM  
template < typename T1, typename T2 > BmJ?VJ}Y  
  struct result_2 }I`|*6Up  
  { 8say"Qz  
  typedef T1 & result; 4QVd{  
} ; M1M]]fT0ME  
template < typename T > 8Z!ea3kAT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K/,lw~>  
  { Le'\x`B  
  return (T & )r; j&mL]'Zy  
} ,RHHNTB("  
template < typename T1, typename T2 > A{o{o++  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v: 0i5h&M  
  { Ji[w; [qL  
  return (T1 & )r1; g:clSN,  
} '~cEdGD9H  
} ; V V4_  
>lW*%{|b$^  
template <> J@TM>R  
class holder < 2 > 3*TS 4xX  
  { -&A[{m<,>  
public : ~<U3KB  
template < typename T > {LeEnh-  
  struct result_1 %dU}GYL_  
  { /YbL{G )j}  
  typedef T & result; N9ufTlq s  
} ; y b G)=0  
template < typename T1, typename T2 > i=a LC*@  
  struct result_2 @6!JW(,]\  
  { `+o.w#cl  
  typedef T2 & result; YC_^jRB8n  
} ; Vel;t<1  
template < typename T > u@E M,o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {EUH#':  
  { IXN4?=)I  
  return (T & )r; M5V1j(URE  
} g3XAs@  
template < typename T1, typename T2 > A!kyga6F5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mt Z(\&~  
  { aVYUk7_<  
  return (T2 & )r2; ,H?p9L; qp  
} jb2:O,+!  
} ; {\&"I|dpe  
#c>MUC(?s:  
h<.[U $,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 bSghf"aN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,lJ6"J\8.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S8RB0^Q7  
Q ?t  
return l(i, j) = r(i, j); dmy-}.pqN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k I~]u  
;" *`  
  return ( int & )i; j#f&!&G5<&  
  return ( int & )j; >i%w'uU  
最后执行i = j; t>2^!vl  
可见,参数被正确的选择了。 | dwxea  
VWv0\:,G  
ODEXQl}R  
wjJ1Psnx  
'5U$`Xe1  
八. 中期总结 R6XMBYK^  
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: m4wTg 8LJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ["<(\v9P)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jTr 4A-"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor '>Y 2lqa  
=7Vl{>*1N  
A*~1Uz\t  
lKUm_; m  
%},G(>  
\2xBOe-a]  
九. 简化 J\'5CG  
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。 rb'GveW[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @t8kN6.  
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: O97bgj]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 })lT fy  
  +-*/&|^等 YX VJJd$U  
2. 返回引用。 3{:<z 4>{  
  =,各种复合赋值等 rcmAVl:$>  
3. 返回固定类型。 ; ,<J:%s  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~UC/|t$  
4. 原样返回。 zD;] sk4  
  operator, Te}yQ=+  
5. 返回解引用的类型。 !u}3H|6~  
  operator*(单目) 1cBhcYv"  
6. 返回地址。 EE6|9K>  
  operator&(单目) bTGK@~  
7. 下表访问返回类型。 FraW6T}_  
  operator[] d$rUxqB.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q'% o;z*  
  operator<<和operator>> _-J@$d%  
sC_UalOC_  
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。 /2Lo{v=0[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: JlQT5k  
=awO63j>  
template < typename Left > @:9fS  
struct value_return t} i97;  
  { 7&1~O#  
template < typename T > H#6^-6;/  
  struct result_1 .Pes{uHg  
  { oz6+rM6MY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i:M*L< +  
} ; .00=U;H%`  
NJf(,Mr*|  
template < typename T1, typename T2 > ]}7rWs[|1  
  struct result_2 pEj^x[b`^  
  { pptM &Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MlK`sH6  
} ; zWs*kTtA  
} ; qf`xH"$  
`u\z!x'  
yCCw<?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .q`H`(QM  
S?7V "LF  
下面我们来剥离functor中的operator() C<t'f(4s`u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -^4bA<dCCE  
>2CusT2  
return l(t) op r(t) )_ ^WpyzF1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^I<T+X+<  
return op l(t) MJKl]&  
return op l(t1, t2) cYM~IA  
return l(t) op U+PCvl=x  
return l(t1, t2) op Cz@FZb8  
return l(t)[r(t)] TDFO9%2c  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V.Ba''E7  
]vQ?]d?>a  
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: $7n#\h  
单目: return f(l(t), r(t)); iSr`fQw#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ivt} o_b*  
双目: return f(l(t)); CLY6 YB' R  
return f(l(t1, t2)); afF+*\xXN  
下面就是f的实现,以operator/为例 )@bH"  
+#qt^NO  
struct meta_divide 8| e$  
  { 9;]wF8h  
template < typename T1, typename T2 > 5Z6-R}uXk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MkW1FjdP  
  { ,+/9K)X  
  return t1 / t2; { w8 !K  
} ]\RSHz  
} ; { LT4u ]#  
_TOi [G T  
这个工作可以让宏来做: :-u-hO5*8  
G?-`>N-u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Vv]$\`d#  
template < typename T1, typename T2 > \ Q5y q"/=[a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; e-iYJ?  
以后可以直接用 ,V33v<|wc  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J7ktfyQ0W  
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 `xX4!^0Hm  
(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。。。) L)/6kt=  
3aO;@GNJ  
$35,\ZO>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 VXkAFgO  
mC:X4l]5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A3"1D  
class unary_op : public Rettype umm\r&]A  
  { *"ykTqa  
    Left l; L8:]`M Q0  
public : +2EHmuJ;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y)p$_.YFF  
EItxRHV5  
template < typename T > 4ypRyO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eA1k)gjE  
      { E5*-;>2c  
      return FuncType::execute(l(t)); 3V/_I<y  
    } xHv|ca.E  
x[PEn  
    template < typename T1, typename T2 > ApG'jN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gHvW e  
      { #juGD9e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7sud/*+F  
    } Sf'i{xye  
} ; 9 V=<| 2  
8> Du  
d<^_w!4X}  
同样还可以申明一个binary_op [_ M6/  
Lf^5Eo/ 5A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (Bt;DM#>  
class binary_op : public Rettype .'5'0lR5  
  { 8Wdkztp/S  
    Left l; Ii~; d3.  
Right r; yX7CN5vVl  
public : }c` ?0FQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (B>)2:T1  
TRgY:R_  
template < typename T > M8^.19q;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b&=]S(  
      { e86Aqehle  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'bB>$E  
    } Mx/h?}u;  
J16=!q()  
    template < typename T1, typename T2 > 1Q&cVxA"\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tLS<0  
      { E\R raPkQT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z!wD~C"D73  
    } d[Rb:Y w  
} ; R=\v3m  
]`zjRRd  
>.J'L5 x$  
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 6Cl+KcJH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hz< |W5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !~K=#"T  
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。 @+?+6sS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AA))KBXq  
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。。。 >vQ6V'F  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _&W0e}4  
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) kU #:I9PO  
下面是修改过的unary_op f\h%; X  
,dHP`j ?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > z@!^ow)`J  
class unary_op Y*Y&)k6 t  
  { lq1[r~  
Left l; =LXvlt'Q34  
  `]K,'i{R  
public : 4dW3'"R"L  
@<vF]\Ce  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _/|8%])  
i[^k.W3gf  
template < typename T > 1KW3l<v-6  
  struct result_1 3hc#FmLr2b  
  { `6rrXU6|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T|;^.TZ  
} ; McEmd.S<n  
/"(b.&  
template < typename T1, typename T2 > ]KsGkAG  
  struct result_2 myD{sE2A  
  { 1 h<fJzh  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 'To<T  
} ; 3QCMK^#Z:  
ewo*7j4*  
template < typename T1, typename T2 > XDHLEG-u(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xttYn ]T  
  { m +Y@UgB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U8YO0}_z  
} NtHbwU,  
kfVZ=`p}  
template < typename T > 0;vtdM[_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )nhfkW=e  
  { rwoF}}  
  return OpClass::execute(lt(t)); q1UBKhpnH  
} --Oprl  
}W1^t  
} ; /M 0 p_4  
u/ }xE7G  
GUKDhg,W  
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 j\! e9M  
好啦,现在才真正完美了。 f](I.lm:  
现在在picker里面就可以这么添加了: !0b%Jh  
?4:rP@  
template < typename Right > LxB&7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E\w+kAAf  
  { fzl=d_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^Ss<X}es-  
} !@( M_Z'  
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。 77``8,  
6!Qknk$  
YQ52~M0L  
^ b@!dS  
?F1wh2o q  
十. bind "s% 686Vz  
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。 B jYOfu'~z  
先来分析一下一段例子 0X.TF  
+hpSxdAz4  
0"TgLd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fc3 Fi'^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NP "ylMr7P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6?O}Q7G  
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。 L4~ W/6A  
我们来写个简单的。 0k%hY{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 'X54dXS?l  
对于函数对象类的版本: }0Y`|H\v  
$iwIF7,\P  
template < typename Func > ^dh=M5xz)  
struct functor_trait ?<E0zM+  
  { : aH%bk  
typedef typename Func::result_type result_type; MZ)T0|S_  
} ; (X*9w##x(  
对于无参数函数的版本: E&'#=K[  
F%}7cm2  
template < typename Ret > \Y9I~8\ gB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vuZf#\zh}  
  { Ym'7vW#~  
typedef Ret result_type; mzu<C)9d,  
} ; z<t>hzl 7  
对于单参数函数的版本: <E SvvTf  
U3/8A:$y  
template < typename Ret, typename V1 > wsq LXZI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;t|,nz4kJ  
  { 5.dl>,  
typedef Ret result_type; KhrFg1|  
} ; n%*tMr9s  
对于双参数函数的版本: >zFD $  
B_cgWJ*4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :Z[(A"dA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~U9q-/(J/  
  { kB V/rw  
typedef Ret result_type; >{b3>s~T  
} ; };^}2Xo+  
等等。。。 ]'tJ S]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4b=Gg  
^Wm*-4  
template < typename Func > N2T&,&, t  
struct func_return YIO.yN"0  
  { '^DUq?E4  
template < typename T > '=p?  
  struct result_1 BR3wX4i\  
  { -n-Z/5~ X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; " <Qm -  
} ; s@PLS5d"  
C;ptir1G;  
template < typename T1, typename T2 > JDKLKHOMZ  
  struct result_2 Ts#pUoE~+H  
  { Wa<-AZnh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9ZhDZ~)p,  
} ; %P;[fJ `G  
} ; QAi1,+y]7w  
u3ST;  
L@?e:*h  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a5)JkC  
1U'ZVJ5bpK  
template < typename Func, typename aPicker > fq=:h\\G  
class binder_1 \qB6TiB/  
  { >P<'L4;  
Func fn; zC#%6@P\  
aPicker pk; 2 ZK%)vq0  
public : m2Q$+p@  
i\  "{#  
template < typename T > EWO /u.z  
  struct result_1 @%:E  }  
  { h"r!q[MN o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @<a|  
} ; 6^ab@GrN\  
83Uw  
template < typename T1, typename T2 > Y0}4WWV  
  struct result_2 i(Vm!Y82  
  { 8 ip^]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `H"vR: ~{  
} ; onib x^Fcd  
NNmM#eB:4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S}b~_}  
6uqUiRs()  
template < typename T > &//2eL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h9jc,X u5X  
  { Sk$KqHX(  
  return fn(pk(t)); Fv A8T 2-v  
} _N@(Y:  
template < typename T1, typename T2 > F<gMUDB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /=@e &e  
  { J 3B`Krh  
  return fn(pk(t1, t2)); Hnd+l)ng  
} 7gr^z)${J  
} ; GL`tOD:P"  
8jNOEM(0Y+  
Z0W0uP;J  
一目了然不是么? 2LC w*eT{)  
最后实现bind #QS?s8IrW  
C99&L3bz^(  
-x5F;d}  
template < typename Func, typename aPicker > |Qr:!MA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }jiK3?e  
  { 6bUl > 4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^7^2D2[  
} j76%UG\Ga  
{mf.!Xev  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }^ ,q#'  
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。 =J xFp, Xr  
O"iak  
十一. phoenix >jKjh!`)!e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _ Mn6L=  
wPgDy  
for_each(v.begin(), v.end(), Si R\a!,C  
( h1-Gp3#  
do_ g>T  
[ ai9  
  cout << _1 <<   " , " s [T{c.F  
] /B[}I}X  
.while_( -- _1), (l_:XG)7~b  
cout << var( " \n " ) _#vGs:-x&  
) $ 9=8@  
); ?Sw /(}|m  
!-,Ww[G>  
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: GV>&g  
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 Wn~ZA#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _Jy,yMQ^[_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K~3Ebr  
R[Nbtbv9Q  
5*1#jiq  
template < typename Cond, typename Actor > 61>f(?s  
class do_while N iISJWk6'  
  { '$6PTa  
Cond cd; S(tEw Xy  
Actor act; R"{l[9j4>  
public : `I#`:hj  
template < typename T > lRH0)5`  
  struct result_1 aaT5u14%  
  { ,5. <oDH  
  typedef int result_type; |*fNH(8&H  
} ; ,Z5Fea  
cd&B?\I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} yzg9I  
y!hi"!  
template < typename T > LuL$v+`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q)k{W>O  
  { OfJd/D  
  do jzMg'z/@J  
    { `)2[ST  
  act(t); 3a^)u-9,x  
  } mw"}8y  
  while (cd(t)); +4HlRGH  
  return   0 ; 5us^B8Q  
} Kr]W o8dWy  
} ; O{u[+g  
!t% Q{`p  
qK,V$l(4#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1!1DuQ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 wHWma)}-z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ,2_w=<hq  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 F9O`HFVK  
下面就是产生这个functor的类: 4|=vxJ  
;AJ< LC  
`@MPkC y1  
template < typename Actor > T5q-" W6\  
class do_while_actor r,"7%1I  
  { m_$JWv\|\  
Actor act; K( z[ }  
public : MH FaSl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 69iM0X!'u  
xl9(ze  
template < typename Cond > OGGSS&5t w  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1OP" 5f  
} ; k:mlt:  
]LVnt-q  
5QOZ%9E&M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]!J<,f7W  
最后,是那个do_ ki3 HcV  
-O%[!&`  
q}s K  
class do_while_invoker cyBW0wV1  
  { g<\>; }e  
public : w?S8@|MK  
template < typename Actor > | @ *3^'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K-6p'|  
  { +dM.-wW  
  return do_while_actor < Actor > (act); 71*>L}H  
} 1\IZcJ {  
} do_; t2U$m'(A&  
vbedk+dd?A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m#;.yR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kU1 %f o  
最后来说说怎么处理break和continue 7JS#a=D#  
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。 &urb!tQ>&  
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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