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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda av-#)E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;j{7!GeKa  
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, lwc5S `"  
we3tx{j  
hq=,Z1J  
#ly@;!M  
  class filler zJ+3g!  
  { mzWP8Hlw  
public : l _+6=u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N2BI_,hI1  
} ; Z|G/^DK!  
`H>b5  
t2- ^-g6  
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: ,MQVE  
Oe51PEqn  
#E DEYEW7  
9Hd;35 3Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =.*98  
`1Zhq+s  
B:< ]Hl$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y` yZ R _  
kbYeV_OwM  
44\cI]!{  
/`[!_4i  
二. 战前分析 4U=75!>  
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。 Z<U>A   
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 F30 ]  
03k?:D+5  
SHV4!xP-V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iXFP5a>|  
  /* --------------------------------------------- */ c pk^!@c  
vector < int *> vp( 10 ); i^)WPP>4Aw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )0k']g5  
/* --------------------------------------------- */ n2 {SV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :P$#MC  
/* --------------------------------------------- */ 6.5wZN9<|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =>|C~@C?  
  /* --------------------------------------------- */ PFM' & ;V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (&[[46  
/* --------------------------------------------- */ +H_MV=A^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "7,FXTaer  
d--'Rn5  
nPN?kO=]  
JN4fPGbV  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ya#h'+}  
1._1, _2是什么? paW@\1Q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 WA6!+Gy  
2._1 = 1是在做什么? O/Rhf[7v*  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 KL [ek  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 kkS~4?- *  
@%hCAm  
h1[WhBL-O  
三. 动工 QJn`WSw$_-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DWU`\9xA*  
ff e1lw%  
j}:~5|.  
:K':P5i  
template < typename T > t\4[``t  
class assignment D)Q)NI  
  { >\2:\wI  
T value; kL>d"w  
public : UG;Y^?Ppe5  
assignment( const T & v) : value(v) {} x;LzG t:w  
template < typename T2 > )JD(`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~Rpm-^  
} ; ~+G#n"Pn  
WC,+Cn e  
?wb+L  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X^@ I].  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rJJ[X4$  
vUA0FoOp  
aG+j9Q_  
5D Y\:AF  
  class holder -|S]oJy  
  { HYK!}&  
public : i3VW1~.8  
template < typename T > S'LZk9E  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )IL #>2n?  
  { K_/zuTy  
  return assignment < T > (t); EW<kI+0D  
} 3;[DJ5  
} ; A"v{~  
MZ> 6o5K|  
FLZWZ;  
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: /9pM>Cd*Z  
$((6=39s  
  static holder _1; @n&<B`/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I$t3qd{H&  
c{+AJ8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X2|Y  
而不用手动写一个函数对象。 N8r*dadDd  
\x{;U#B[3>  
l_rn++  
L!Cz'm"Nl  
四. 问题分析 !v.9"!' N  
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。 Pmg)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。 .@q-B+Eg  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?, r~=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 FR[ B v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uX/$CM  
;%C'FV e]  
五. 问题1:一致性 e({9]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @f+8%I3D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qa`-* 4m  
N2'qpxOLI  
struct holder hU]HTX'R  
  { }[+!$#  
  // #H?t!DU  
  template < typename T > !$;a[Te  
T &   operator ()( const T & r) const YgUH'P-  
  { WE6a'  
  return (T & )r; B/JO~;{  
} v1JS~uDz  
} ; 7dG 79H  
Ys+OB*8AE  
这样的话assignment也必须相应改动: H5CR'Rp  
$?G"GQ!.  
template < typename Left, typename Right > g>rp@M  
class assignment l%ayI  
  { oX@ya3!Pz  
Left l; )tHaB,  
Right r; kum#^^4G|  
public : ^N}Wnk7ks'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &3F}6W6A  
template < typename T2 > OO dSKf8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L4u;|-znw  
} ; {5r0v#;  
>T2LEW  
同时,holder的operator=也需要改动: E/&Rb*3  
u%/fx~t$  
template < typename T > 9Jf)!o8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i,A#&YDl  
  { le+R16Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0P^L}VVX  
} u]NZ`t%AP  
D\w h;r  
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。 {rfF'@[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ji1Pz)fq  
Ho DVn/lr  
return l(rhs) = r; PWRy7d  
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。 GZS1zTwBL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @vL20O.  
H1GRMDNXOA  
template < typename Tp > Jj~EiA  
class constant_t  T9)nQ[  
  { A[IL H_w  
  const Tp t; NjPDX>R\K  
public : =deMd`=J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fDE%R={!n5  
template < typename T > C51bc6V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |7,L`utp  
  { _=ua6}Xp  
  return t; 9Zry]$0~R  
} UJ-?k &j,  
} ; WW+l'6.  
@`tXKP$so  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ES~^M840f  
下面就可以修改holder的operator=了 21s4MagC  
UYk>'\%H0  
template < typename T > w -Nhs6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ? J} r  
  { !USd9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8}H1_y-g[  
} ?D,=37  
J PyOG _h  
同时也要修改assignment的operator() Om{l>24i.\  
k#[F`  
template < typename T2 > x!\ONF5$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oH0X<'  
现在代码看起来就很一致了。 43?^7_l-  
H&r,FmI@  
六. 问题2:链式操作 08X_}97#WF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j!7`]  
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。 y4h=Lki@  
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。 EbeI{ -'aF  
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。 y\N|<+G+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XwV'Ha  
%r&-gWTQ,  
template < typename T > 4Mk-2 Dx  
struct result_1 zR!o{8  
  { gtUUsQ%y.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KH\b_>wU2  
} ; &//wSlL3  
nJPyM/p  
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: {t};-q!v$j  
cvwhSdZu8  
template < typename T > dKl^jsd  
struct   ref >!_Xgw  
  { < >UPD02  
typedef T & reference; tm7u^9]  
} ; sr@j$G#uW5  
template < typename T > ;8!Z5H  
struct   ref < T &> %uv?we7  
  { *[=bR>  
typedef T & reference; "V{yi!D{<  
} ; G:x*BH+  
K)TrZ 2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~|wbP6</:-  
# :T-hRu  
template < typename T > hOhS)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Kwc6mlw~M  
  { VqL.iZ-  
  return l(t) = r(t); cA6lge<{~  
} XeBP`\>Ve  
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。 x0 d~i!d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9qS"uj  
cRX~z  
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 lL]y~u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }j,[ 1@S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 L[5=h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d #jK=:eK  
最后的布局是: }|%eCVB  
                Add ?g!V!VS2  
              /   \ P/&]?f0/  
            Divide   5 ''\;z<v   
            /   \ &3J@BMYp  
          _1     3 '!f5?O+E  
似乎一切都解决了?不。 R |KD&!~Z  
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。 r J KZ)N{  
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。 5NJ4  
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: hzk6rYg1  
nQ|r"|g  
template < typename Right > `9k0Gd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0Z{j>=$  
Right & rt) const <F11m(  
  { !n6wWl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sg E-`#  
} s+:=I e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fO#vF.k%  
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。 pm{|?R  
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。 eAPXWWAZJ1  
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。 ~ ihI_q"  
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。 dMR3)CO  
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? lI>SUsQFfm  
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<+U  
:$MG*/Q  
template < class Action > *,BzcZ  
class picker : public Action ktDC/8  
  { d GP*O  
public : Wu)>U  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R *F l8   
  // all the operator overloaded jD7NblX  
} ; jY_T/233d  
!%dN<%Ah  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )E+'*e{cK  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ePIiF_X  
_=|vgc  
template < typename Right > l7De6A"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Fd*8N8Pi  
  { M:5b4$Qh<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C* nB  
} }MUn/ [x  
If%/3UJ@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z4IgBn(Z_}  
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。 '=P7""mN5  
%,ngRYxT#  
template < typename T >   struct picker_maker Le%Z V%,  
  { wj[$9UJb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "kZ[N'z (  
} ; iX3HtIBj'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k%^lF?_0I  
  { tDAhyy73  
typedef picker < T > result; "fq{Y~F%`  
} ; Fv<`AU  
r1fGJv1!o  
下面总的结构就有了: x`6<m!d`  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ]vuwkn+)  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _ 84ut  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /rSH"$  
至此链式操作完美实现。 Ks}Xgc\  
,-z9 #t  
:_QCfH  
七. 问题3 ^wS5>lf7p  
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。 LY+|[qka  
|*`Z*6n  
template < typename T1, typename T2 > VE8;sGaJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0@AAulRl  
  { *-xU2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fw[y+Bi& ?  
} Qyy.IPTP  
=Fdg/X1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]5%/3P,/  
}- Wa`t7U  
template < typename T1, typename T2 > "+unS)M;Y  
struct result_2 ;t+ub8  
  { \(%Y%?dy  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; '? jlH0;  
} ; n9s iX  
DfKr[cqLM  
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? FN[{s  
这个差事就留给了holder自己。 yeHDa+}  
    VWO9=A*Y|  
o: ;"w"G  
template < int Order > 0 Us5  
class holder; Qqlup  
template <> ":_vK}5  
class holder < 1 > 2=_g f  
  { f47M#UC  
public : $HJwb-I  
template < typename T > R"K#7{p9  
  struct result_1 GaSPJt   
  { c*@G_rb  
  typedef T & result; QD%L0;j  
} ; <^$<#K d  
template < typename T1, typename T2 > rl0<Ls  
  struct result_2 8.[SU  
  { 'e6WDC1Am(  
  typedef T1 & result; GQ |Mr{.;  
} ; t#2(j1  
template < typename T > P 3'O/!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x.q+uU$^  
  { k?'B*L_Mzv  
  return (T & )r; ?Ae ve n  
} 4rrSb*  
template < typename T1, typename T2 > /d%=E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B7!3-1<k>  
  { !o$!Frc  
  return (T1 & )r1; aE2.L;Tk?  
} t]-5 ]oI  
} ; [p<w._b i  
^yOZArc'r  
template <> 4R\ Hpt  
class holder < 2 > \eFR(gO+  
  { ,TFIG^Dvq  
public : `]W| 8M  
template < typename T > |6< p(i7  
  struct result_1 L`24 ?Y{  
  { g1( IR)U!z  
  typedef T & result; /E\%>wv  
} ; [KxF'mz9  
template < typename T1, typename T2 > C 9t4#"  
  struct result_2 S9#)A->  
  { h2D>;k  
  typedef T2 & result; %V nbmoO  
} ; G["c\Xux  
template < typename T > s)pbS}L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Sm5H_m!  
  { ' MxrQ;|S  
  return (T & )r; ,S!azN=  
} }+sT4'Ah>  
template < typename T1, typename T2 > Er{>p|n =  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yNTK .  
  { ej"+:. "\e  
  return (T2 & )r2; 0vw4?>Jf@  
} VTH> o>g  
} ; >qF CB\(  
#Q /Arq  
sQ\8>[]   
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> >。 *Em,*!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^N)R=tl  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gdQvp=v]  
zOiu5  
return l(i, j) = r(i, j); % oo2/aF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pJtex^{!:  
%ALwz[~]  
  return ( int & )i; 1{JV}O  
  return ( int & )j; O`<KwUx !  
最后执行i = j; j{Q9{}<e  
可见,参数被正确的选择了。 r% +V8o  
hr)B[<9  
Bf8jPa/  
t)}scf&^x  
;-qO'V:;  
八. 中期总结 ~W-PD  
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: Uw7h=UQh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~ (jKz}'~U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MpR2]k#n<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HKUn`ng  
b"{'T]"*j  
N=7pK&NHSG  
#n8IZ3+  
&*aIEa^  
6g)G Y"49  
九. 简化 , JQp'e  
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。 ]'=)2 .}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W}mn}gTQ  
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: >: g3k  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R)m'lMi|  
  +-*/&|^等 \r+8qC[,  
2. 返回引用。 +O?KNZ  
  =,各种复合赋值等 7](KV"%V  
3. 返回固定类型。 Xx>X5Fy  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) OL^l 3F  
4. 原样返回。 ,]d /Q<  
  operator, L bmawi^  
5. 返回解引用的类型。 JVSA&c%3  
  operator*(单目) ybKWOp:O  
6. 返回地址。 lE(a%'36  
  operator&(单目) /x p|  
7. 下表访问返回类型。 }xh$T'M8  
  operator[] oc>{?.^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,1+y/{S  
  operator<<和operator>> )`O~f_pIC  
.0`m\~L  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !'9Feoez  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CmoE _8U>  
v : OR   
template < typename Left > /^#;d UB  
struct value_return {C N~S*m  
  { 4?q <e*W  
template < typename T > >]vlkA(  
  struct result_1 2OVRf0.R~  
  { waj0"u^#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =E#%'/ A;c  
} ; 2KYw}j|5  
S(*sw 0O@+  
template < typename T1, typename T2 > %_%Q 8,W  
  struct result_2 #W.#Hjpp  
  { hRD=Y<>A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U!*M*s  
} ; _)>_{Pm  
} ; naR0@Q"\h  
+{f:cea (1  
@a0DT=>dT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ni-xx9)=  
9\BT0kx  
下面我们来剥离functor中的operator() '9 [vDG~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .ufTQ?Fe  
1e{IC=  
return l(t) op r(t) ij(B,Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TU,s*D&e  
return op l(t) m!tbkZHQn0  
return op l(t1, t2) :2rZcoNb.  
return l(t) op PuA9X[=  
return l(t1, t2) op K1+)4!}%U  
return l(t)[r(t)] {YAJBIvHV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jN;@=COi  
DN-+osPi  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: q=Sgk>NA  
单目: return f(l(t), r(t)); %Q fO8P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e]$}-i@#  
双目: return f(l(t)); 1Vrh4g.l  
return f(l(t1, t2)); y[)>yq y  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?R$F)g7<  
qzKdQ&vO  
struct meta_divide 2db3I:;E  
  { ZQ%'`q\c  
template < typename T1, typename T2 >  ~- _kM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2a`o &S  
  { L\xk:j1[  
  return t1 / t2; Ez fN&8E  
} vyK7I%T'R  
} ; (3 Two}  
.*Ct bGw  
这个工作可以让宏来做: CUBEW~X}M  
:OhHb #D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^6MU 0Q2  
template < typename T1, typename T2 > \ p'*>vk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; G\Cp7:j}  
以后可以直接用 vgH3<pDiU6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mGJKvJF   
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 6;\I))"[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (a.z9nqGA  
w[zjerH3  
=hC,@R>;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 d iL +:H  
1{ ~#H<K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p.v0D:@&  
class unary_op : public Rettype QkEvw<  
  { `1$@|FgyC  
    Left l; "55skmD.P  
public : tl,.fjZn  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =[cS0Sy  
(|:M&Cna]  
template < typename T > vNV/eB8#S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `.~N4+SP  
      { Rg\z<wPBG  
      return FuncType::execute(l(t)); fk6%XO  
    } A+ZK4]xb  
la0BiLzb]  
    template < typename T1, typename T2 > ([T>.s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "d#Y}@*~o  
      { lT(WD}OS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K6v6ynp/  
    } &C, 'x4c"  
} ; 7~^GA.92  
9kN}c<o  
B(LWdap~  
同样还可以申明一个binary_op ~:kZgUP_f  
42{Ew8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /YP{,#p  
class binary_op : public Rettype sJ;g$TB  
  { vj'wm}/  
    Left l; : UGZ+  
Right r; s C%&cRQD  
public : 42_`+Vt]d7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;f0I 8i,JN  
"pi=$/RD9  
template < typename T > ]HKQDc'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u]<,,  
      { OE_XCZ!5P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C%$edEi  
    } [')m|u~FS4  
"CSsCA$/  
    template < typename T1, typename T2 > A-Sv;/yD_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QUq_:t+Dv  
      { h58`XH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Zd^rNHhA  
    } ,&]S(|2%>t  
} ; 3 }TaF~  
>Ea8G,  
~ -4{B  
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 4IB9 ,?p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p `8 s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0bceI  
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。 .0S~872  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Uol|9F  
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。。。 B:b5UD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZXqSH${Tp  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) rn/ /%  
下面是修改过的unary_op <r .)hT"0  
bR*-Ht+wd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jqWu  
class unary_op 0Is,*Srr  
  { E ]A#Uy  
Left l; >BR(Wd.  
  oX#Q<2z*  
public : `slL %j^"  
Hu\B"fdS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R0P iv:  
nOt&pq7  
template < typename T > zvYq@Mhr  
  struct result_1 yh Yb'GK  
  { s>B5l2Q4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; j`JMeCG=Ee  
} ; V, Z|tB^  
s1M Erd  
template < typename T1, typename T2 > ,~aQL  
  struct result_2 aGrIQq/k)%  
  { 9=vMgW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WK ts[Z  
} ; bZnuNYty75  
^nT/i .#_  
template < typename T1, typename T2 > e}D3d=6`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S@jQX  
  { K,Ef9c/+K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hEA<o67  
} <6EeD5{*  
:By?O"LQ  
template < typename T > L6t+zIUc-~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^Ew]uN>,  
  { 8UXjm_B^'  
  return OpClass::execute(lt(t)); @)UZ@ ~R  
} 8ZM?)# `@{  
lW+\j3?Z$  
} ; :}Xll#.,m  
j| v%)A  
v0 nj M  
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 Upc+Ukw  
好啦,现在才真正完美了。 j>*R]mr6  
现在在picker里面就可以这么添加了: wg7V-+@i  
zcel|oz)  
template < typename Right > @G BxL*e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Sc>,lIM  
  { S'|,oUWDb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?zeJ#i  
} ujDd1Bxf?  
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。 C\S3Gs  
_K`wG}YIE  
RTvqCp  
HTVuStM8  
00G%gQXk,  
十. bind S/}2;\Xm  
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。 gwOa$f%O  
先来分析一下一段例子 E=jNi  
8qY79)vD4E  
%b%-Ogz;4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >z/#_z@LV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r;B8i!gD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \.C +ue  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 TlXI|3Ip  
我们来写个简单的。 B:dB,3,`(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D2<fw#  
对于函数对象类的版本: ^"VJd[Hn  
W}3.E "K  
template < typename Func > "8c@sHk(w  
struct functor_trait "w^!/  
  { #D<C )Q  
typedef typename Func::result_type result_type; bP8Sj16q  
} ; nc~F_i=  
对于无参数函数的版本: s:OFVlC%\  
1/RsptN"v  
template < typename Ret > 5A%w 8Qv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b1^vd@(lx  
  { FemC Lvu  
typedef Ret result_type; PpGL/,]X  
} ; w Qgo N%  
对于单参数函数的版本: ||T2~Q*:y  
8 BY j  
template < typename Ret, typename V1 > lphFhxJA{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O*eby*%h  
  { | h`0u'#  
typedef Ret result_type; {HL3<2=o  
} ; ZRv*!n(Ug<  
对于双参数函数的版本: D!Q">6_"z  
;o^eC!:/%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }E+!91't.^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;,$NAejgd  
  { O!zV)^r  
typedef Ret result_type; m`IC6*  
} ; U1@IX4^2`  
等等。。。 ,R'@%,/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?Eg(Gu.J  
x4g3 rmp  
template < typename Func > `sUZuWL_  
struct func_return wHsYF`  
  { 3Vsc 9B"w  
template < typename T > #hW;Ju73  
  struct result_1 x9$` W  
  { l/BLUl~z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &J55P]7w  
} ; R?v>Q` Qi  
B||*.`3gN  
template < typename T1, typename T2 > $ .C=H[QC  
  struct result_2 :@kGAI  
  { {_b%/eR1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mYxuA0/k  
} ; il}%7b-  
} ; <DMl<KZ  
vh"R'o  
kUq=5Y `D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W!%]_I!&K  
` BDLW%aL  
template < typename Func, typename aPicker > 0n@rLF  
class binder_1 ^:K3vC[h;c  
  { unshH<  
Func fn; FjK3 .>'  
aPicker pk; 0T@Zb={  
public : zw+B9PYqX  
&yGaCq;0  
template < typename T > @_U;9)  
  struct result_1 ,^?^ dB  
  { |s)Rxq){"V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L>MLi3{  
} ; ,RE\$~`w  
CJ(NgYC h  
template < typename T1, typename T2 >  '/`= R  
  struct result_2 eKgisY4#  
  { y@ ML/9X8q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ykv94i?Q  
} ; ;E@G`=0St  
pR `>b 3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6Ca(U'  
C2@,BCR  
template < typename T > HKF H/eV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JQ}$Aqk  
  { dODt(J}%  
  return fn(pk(t)); #@^t;)|  
} Q&MZN);.  
template < typename T1, typename T2 > 0*%Z's\M"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iDMJicW!+F  
  { :r%P.60H X  
  return fn(pk(t1, t2)); D0gZC  
} ~ }F{vm  
} ;  =Qh\D  
NXwz$}}Pp  
km)zMoE{c{  
一目了然不是么? zfI>qJ+Nqt  
最后实现bind 8'~[pMn`  
UjaK&K+M?  
Dpvk\t  
template < typename Func, typename aPicker > < XP9@t&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'pm2n0  
  { m6n?bEl6I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wm]^3q I2  
} d_4T}% q  
Vm%1> '&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $P>`m$(8  
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。 ${+ @gJ+S  
7#@cz5Su  
十一. phoenix S?RN?1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: cj+ FRG~u  
i%ZW3MrY~  
for_each(v.begin(), v.end(), 9&upu jVS  
( f&}k^>N#3  
do_ +SsK21f"r  
[ n,=VQ Ou  
  cout << _1 <<   " , " I([!]z  
] k:JrHBKv\  
.while_( -- _1), k9$K}  
cout << var( " \n " ) gT$Ju88  
) <.pU,T/  
); eAX )^q  
[P Q?#:r  
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: 7s"< 'cx_F  
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 VS9`{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $wmvKQc{lx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uIcn{RZ_z  
A'G66ei  
" Om[~-31  
template < typename Cond, typename Actor > MxSM@3v(  
class do_while Qi_>Mg`x  
  { U Z.=aQ}M  
Cond cd; (rkyWz  
Actor act; O<96/a'  
public : RRmLd/(  
template < typename T > T?:glp[4I  
  struct result_1 ZN! 4;  
  { _u{c4U0,  
  typedef int result_type; !O-C,uSm  
} ; P8^hBv*  
{T4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `VKf3&|<A  
~vXaqCX  
template < typename T > YGv<VOWG2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &07]LF$]  
  { ^&bRX4pYo  
  do vr0WS3  
    { xZ|Y ?R5m  
  act(t); GytXFL3`:  
  } s:p[DEj-  
  while (cd(t)); }| J79s2M  
  return   0 ; {Z3dF)>  
} |~'IM3Jw(Y  
} ; M@4UGM`J  
>tO`r.5u9  
RY c!~Wh~Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L,mQ   
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。 PH?#)l D  
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。 Sp7ld7c  
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。 +<xQM h8  
下面就是产生这个functor的类: }Z{=|rVE  
Ggl~nxz  
BZud) l24  
template < typename Actor > Y2d;E.DH8  
class do_while_actor .q[SI$qO/  
  { \2ZPj)&-E  
Actor act; %CS@g.H=_  
public : bHg,1y)UC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8>X d2X  
dDm):Z*`b  
template < typename Cond > kGdt1N[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 66.5QD0  
} ; 0j30LXI_  
T/^Hz4uA7  
A81ls#is  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U+)xu>I  
最后,是那个do_ C0S^h<iSe*  
w"OP8KA:^T  
L3 G \  
class do_while_invoker M9y <t'  
  { d+X}cq=  
public : Kw8u`$Ad7  
template < typename Actor > A|L8P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @O@GRq&V  
  { z"+Mrew  
  return do_while_actor < Actor > (act); Q3|T':l4  
} "I=\[l8t  
} do_; t5'V6nv  
AtF3%Z v2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pGf@z:^{*-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {e+-vl  
最后来说说怎么处理break和continue ?[)}l9  
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。 zX0md x<|<  
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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