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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [-3x*?Ju  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &2pa9i  
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, IvB)d}p  
5VE9DTE  
A_|X54}w&  
Twk,R. O  
  class filler \U HI%1^  
  { xG,L*3c{o  
public : OH`|aqN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I@I-QiI  
} ; -1]8f  
U#(#U0s*-  
%I%OHs  
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: +J2;6t  
EN@<z;  
'o ZdMl&  
oP`Qyk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *orP{p -U  
@kB^~Wf  
o[ 4e_ @E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z WhV"]w&  
l9F]Lw  
`"eIzLc%o6  
rL6Y4u0e%  
二. 战前分析 M tBoX*"  
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。 RJ$x{$r[  
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 ]4)$dQ59  
SfGl*2  
mP -Y9*k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N=TDywRI  
  /* --------------------------------------------- */ `SG8w_  
vector < int *> vp( 10 ); (L !#2Jy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); HD8*>p.  
/* --------------------------------------------- */ Rj])c^ZA'*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b("M8}o  
/* --------------------------------------------- */ 7\EY&KI"0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ifcC [.im  
  /* --------------------------------------------- */ m4'x>Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #CNK [y  
/* --------------------------------------------- */ NFBhnNH+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8'0I$Qa4  
Ab:+AC5{  
UO_tJN#X  
-X,[NI3  
看了之后,我们可以思考一些问题: L~&r.81  
1._1, _2是什么? WXJ%hA  
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。 ,qK3 3Bn  
2._1 = 1是在做什么? oNIt<T  
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。 /fC8jdp&  
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。 kZ<"hsh,Y'  
v|;}}ol  
g I@I.=y  
三. 动工 1\%2@NR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Kb*X2#;*  
A%% Vyz  
eBg:[4 4V  
71OQ?fc  
template < typename T > .v_-V?7  
class assignment 0yBiio  
  { }"6 PM)s  
T value; U6LENY+Ja  
public : oaM 3#QJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} LAU\.d  
template < typename T2 > 1t<  nm)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |)b:@q3k+n  
} ; lD@`xq.M;  
HkdBPMs79  
ko`.nSZ-k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )wfqGkr=m!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C0 o  
2~)r,.,  
)]3_o!o  
,p9>/)l  
  class holder >4]y)df5  
  { [^ eQGv[S  
public : m"RSDM!  
template < typename T > 4ZrRgx2MD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P,={ C6*  
  { Hm 17El68  
  return assignment < T > (t); 0{ !+N6MiR  
} uxsi+vkI  
} ; M|}V6F_y  
L<[%tvV  
4LkW`Sbm  
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: zL/r V<  
(Kb_/  
  static holder _1; 8m 5T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -^&NwLEv=  
HAdDr!/`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YzeNr*  
而不用手动写一个函数对象。 ID8u&:  
i{4J$KT  
2su/I  
u E<1PgW  
四. 问题分析 ,<!v!~Iy  
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。 Vl%UT@D|  
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。 (u-eL#@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]lZ g }7h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l3HfaCP6:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '0 J*9  
"-:-!1;Ji  
五. 问题1:一致性 JbLHW26pl  
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?| 5LJ0V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qcGsx2  
-DL"Yw}  
struct holder 7)dCdO  
  { b;I zK'  
  // o3(:R0  
  template < typename T > JXF0}T)C  
T &   operator ()( const T & r) const Tga%-xr+  
  { %ZM"c  
  return (T & )r; x|GkXD3  
} nUf0TkA  
} ; vX<^x2~9(  
G?<uw RV  
这样的话assignment也必须相应改动: ,j e  
r&ux|o+  
template < typename Left, typename Right > lkJ"f{4f  
class assignment a9g~(#?a  
  { (qDPGd*1  
Left l; k]9+/ $  
Right r; kV@?Oj.&I,  
public : rBZ0Fx$/[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KuZZKh  
template < typename T2 > sny$[!)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U%rq(`;  
} ; PM`iqn)@  
;C,t`(  
同时,holder的operator=也需要改动: JiFB<Q\  
c;.jo?RR2  
template < typename T > 4n6t(/]b<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,C0D|q4/!.  
  { 7[ZoUWx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vE&K!k`  
} 9NeHN@D)  
Y@ X>ejk"  
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。 )LTX.Kg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N^f_hL|:9  
r-$VPW  
return l(rhs) = r; q0L\{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *> E_lWW.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W:JR\KKU  
o'K= X E  
template < typename Tp > ([dJ'OPx$  
class constant_t xiOAj"}~  
  { c'SjH".[  
  const Tp t; Q PrP3DK  
public : I+W:}}"j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k|`Qk!tr  
template < typename T > ti!kJ"q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2B b,ZC*  
  { Hq#q4Y  
  return t; z-_$P)[c  
} ~Z' /b|x<3  
} ; PwU<RKAE  
X8y :=k,E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m2[]`Ir^@  
下面就可以修改holder的operator=了 3L:SJskYR  
mwO9`AU;  
template < typename T > ujS C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sq{=TB{  
  { WOi+y   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }U|0F#0$  
} Pye/o  
,0f^>3&n>e  
同时也要修改assignment的operator() =rA]kGx  
9D]bCi\  
template < typename T2 > S4VM(~,o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l'7' G$v  
现在代码看起来就很一致了。 ^ddC a  
eh}|Wd7J  
六. 问题2:链式操作 B*:W`}G]_c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?-JW2 E"uT  
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。 Q7-'5s   
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。 OmlM9cXm^4  
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。 BvP++,a&Sa  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -?w3j9kk>  
|f1RhB  
template < typename T > i?861Hu  
struct result_1 Ffig0K+ `  
  { p ^ ONJL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %xA-j]%?ep  
} ; kgd dq  
$}B&u)  
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|Q9&  
C5Mpm)-%  
template < typename T > #j'7\SV  
struct   ref l ;S_J^S  
  { )j!%`g  
typedef T & reference; Cz6bD$5  
} ; .>1vN+  
template < typename T > ? (M$r\\  
struct   ref < T &> w|f@sB>j  
  { IZuP{7p$  
typedef T & reference; +I+RNXR/{  
} ; }U?:al/m  
o1thGttVDg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [9yd29pQ]  
; W$.>*O  
template < typename T > .E;}.X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ld 0j!II(  
  { `4wy *!]  
  return l(t) = r(t); -Gjz+cRns  
} 4kR;K !@k  
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。 Q)\[wYMt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h{ZK;(u$  
r,q.RWuII  
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 Y$_^f*sFn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,(f({l[J}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'p)DJUwt  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !-t"}^)  
最后的布局是: f|Nkk*9$  
                Add >M^:x-mib  
              /   \ XB a^ A  
            Divide   5 *ZIX76y<!A  
            /   \ S<z8  
          _1     3 N{<5)L~Y  
似乎一切都解决了?不。 !Wj`U$];  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  Q.Y6  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 w$j6!z  
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: _&[-< cu  
<pM6fI6BD  
template < typename Right > :;\xyy}A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Gp=V%w\FDW  
Right & rt) const fi%lN_Ev?  
  { tMXNi\Bj  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4{G>T  
} GC|V>| tz#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 iFZ.a.NDc  
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。 OS1f}<  
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。 _-2;!L#/  
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。 j+e s  
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。 /T 2 v`Li  
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? ExF6y#Y G<  
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: h@J3+u<  
nELY(z  
template < class Action > *VUJ);7k  
class picker : public Action U G4I @@=  
  { IFW7MF9V  
public : ?5F;4 oR2g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3 K q /V_  
  // all the operator overloaded ru|*xNXKgC  
} ; dh1 N/[  
K5z<n0X ~  
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。 dj}|EW4  
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: +pQ3bX  
A)&CI6(  
template < typename Right > qpzyl~g:C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M!X^2  
  { (EH}lh }%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @z:E]O}  
} ^}`24~|y  
B~b ='jN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uMRzUK`QK  
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。 40z1Qkmaey  
,W;|K 5  
template < typename T >   struct picker_maker Bn.5ivF3  
  { 6$l?D^{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 24wr=5p]Q  
} ; K[x=knFO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KOoV'YSC[(  
  { 8idIJm%y  
typedef picker < T > result; CWJN{  
} ; f{u S  
4vNH"72P  
下面总的结构就有了: wFjQ1<s=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 gSf >+|  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Ggy?5N7P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h")7kjM  
至此链式操作完美实现。 sHPj_d#  
+|x%a2?x:  
L(9AcP  
七. 问题3 (*,R21<%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 e_g&L)  
TI\EkKu"  
template < typename T1, typename T2 > \rE] V,,2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U#<{RqY  
  { 4n1 g@A=y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #K iqV6E  
} nB]mj _)R^  
)*Wz5x  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `$FB[Z} &  
[k&7h,  
template < typename T1, typename T2 > B?Rkz  
struct result_2 [;o>q;75Jz  
  { +q+JOS]L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vsQvJDna~  
} ; o 9(x\g  
@\M^Zuo  
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? Om_ "X6  
这个差事就留给了holder自己。 (+<66 T O  
    s6#e?5J  
i6y=3k  
template < int Order > _H-Fm$Q  
class holder; k ~F ,n  
template <> d/awQXKe7  
class holder < 1 > 9[lk=1.qN  
  { DZA '0-  
public : O1+yOef"k  
template < typename T > Qz_4Ms<o  
  struct result_1 XQmg^x[,A  
  { 06v'!M  
  typedef T & result; > %slzr  
} ; }o\} qu*  
template < typename T1, typename T2 > 6Q{OM:L/;.  
  struct result_2 mS49l  
  { !D V0u)k(  
  typedef T1 & result; N P5K1:  
} ; .q!i +0  
template < typename T > H+@?K6{h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jl>wvY||  
  { /b/  6*&  
  return (T & )r; Og?GYe^_  
} NRspi_&4J  
template < typename T1, typename T2 > Y{Lxo])e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @gmo;8?k  
  { 0}|%pmY`  
  return (T1 & )r1; 2 zG;91^  
}  =WEDQ\ c  
} ; `.]oH1\  
0%,?z`UY  
template <> CkNh3'<wg  
class holder < 2 > @W~aoq6  
  { W@zu N)U  
public : !1A< jL  
template < typename T > }]<|`FNc  
  struct result_1 @x;(yqOb  
  { NS;L FeGD  
  typedef T & result; l-x-  
} ; |CQ0{1R1  
template < typename T1, typename T2 > ]86*k %A  
  struct result_2 H\a\xCP3  
  { :)kHXOb.  
  typedef T2 & result; _::ssnG3jT  
} ; :@@m'zF<;  
template < typename T > $ub0$S/Hu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VN$7r  
  { YkFERIa076  
  return (T & )r; ,p!IFS`  
} &l4kwds R  
template < typename T1, typename T2 > @RL'pKab9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u:B=lZ[  
  { hTcU %Nc  
  return (T2 & )r2; G)_Zls2 ;  
} L]&y[/\E1  
} ; PtzT><  
2iO{*cB  
:VLYF$|  
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> >。 >hV 2p/D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !,]c}Y{i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qZv@ULluc  
$M+'jjnP  
return l(i, j) = r(i, j); 'C#[iRG4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z<0/#OP'  
(hIo0 .  
  return ( int & )i; SZ7; } r8  
  return ( int & )j; (A=Z,ed  
最后执行i = j; .b^!f<j  
可见,参数被正确的选择了。 cRNVqMpg  
`R-?+76?  
UIht`[(z  
<HIM k  
7VWy1  
八. 中期总结 ^!n|j]aw  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %T\ 2.vl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GhjqStjS&l  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *Tr{a_{~C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qEl PYN*wF  
EQ|Wke  
|zd5P  
~ t N/  
x~{W(;`!  
.3cD.']%  
九. 简化  x\VP X  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .WuSW[g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @U1t~f^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K\s<<dRa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }m7$,'C%P  
  +-*/&|^等 BqA_C W  
2. 返回引用。 nNnfcA&W  
  =,各种复合赋值等 .C ,dV7  
3. 返回固定类型。 V{x[^+w7X~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q(1hY"S"}b  
4. 原样返回。 lLglF4  
  operator, {eQijW2Z3  
5. 返回解引用的类型。 +V[;DOlll  
  operator*(单目) `@vksjxu  
6. 返回地址。 `gJ$fTi&  
  operator&(单目) =ReSlt  
7. 下表访问返回类型。 D>Rlm,U  
  operator[] k5+ Fxf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sr(nd35  
  operator<<和operator>> jtE'T}!d  
5 [4{1v  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 S?OCy4dk:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "I{Lcn~!@  
U^qS[HM  
template < typename Left > Z J1@z.  
struct value_return L&uPNcZ`-  
  { U:[CcN/~3  
template < typename T > 4p6T0II_$  
  struct result_1 F|o 1r  
  { y>d`cRy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j8rxhToC  
} ; 'UZ i>Ta  
s ;]"LD@  
template < typename T1, typename T2 > c+8 Y|GB  
  struct result_2 h,b_8g{!  
  { If8 ^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5~E{bW$  
} ; [MKt\(  
} ; 4E1j0ARQQ  
+$/NTUOP  
ejbtdU8N<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zN-Y=-c  
Z^mQb2e.  
下面我们来剥离functor中的operator() Y/pK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~SsfkM"  
6wXy;!2  
return l(t) op r(t) EZ hk(LE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) =2vZqGO30  
return op l(t) yD8Qy+6L  
return op l(t1, t2) |It{L0=U  
return l(t) op <dz_7hR"  
return l(t1, t2) op HW"5MZ8E  
return l(t)[r(t)] PQz[IZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v3kT~uv  
m"AyO"}I5  
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: :?i,!0#"  
单目: return f(l(t), r(t)); 'RNj5r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); XjxI@VXzUV  
双目: return f(l(t)); ft iAty0n  
return f(l(t1, t2)); ^1aY,6I:  
下面就是f的实现,以operator/为例 gI@nE:(m  
_eH@G(W(  
struct meta_divide s9fEx -!y  
  { [?g}<fa  
template < typename T1, typename T2 > ?}u][akM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z 8GIZ  
  { W v,?xm  
  return t1 / t2; %(s2{$3  
}  x_/H  
} ; dKw[#(m5v  
aghlYcPg  
这个工作可以让宏来做: ]2|KG3t  
xr!A>q+@i  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D(e,R9hPU  
template < typename T1, typename T2 > \ V warU(*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =OKUSHu@V  
以后可以直接用 sp0_f;bC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &iy7It  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Cwji,*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |47 2X&e  
\Z~ <jv  
qi8AK(v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 yDpv+6(a  
i9peQ61{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I6S>*V  
class unary_op : public Rettype &@PAv5iNf  
  { QP@@h4J^  
    Left l; a"k,x-EL(  
public : XqcNFSo)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e >7Ka\  
f uH3C~u7<  
template < typename T > @Qqf4 h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lr`Gyl62  
      { :`4LV  
      return FuncType::execute(l(t)); NpGz y`&b  
    } e)F_zX  
s:tWEgZk?  
    template < typename T1, typename T2 > Xxm7s S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B5;94YIN  
      { Q"oJhxS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ksYPF&l  
    } Lk-h AN{[  
} ; |CBJ8],mT  
wFBSux$  
MA7&fNjB  
同样还可以申明一个binary_op Nk9w ; z&  
aZ ta%3`)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gf8~Zlq4v  
class binary_op : public Rettype mDWRYIuN  
  {  Y@b|/+  
    Left l; 4%u\dTg/B  
Right r; #"o`'5  
public : X8XE_VtP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2nSz0 .  
@,pn/[  
template < typename T > H\|H]:CE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L1q]  
      { eHyIFoaC/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "YV vmCp  
    } Hqu?="f=  
7TZ,bD_  
    template < typename T1, typename T2 > Uz `OAb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }5QUIK~NA  
      { U(<~("ocN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); xp"F)6  
    } H.[(`wi!I  
} ; ZP.~Y;Ch;-  
+n|@'= ]  
tYUo;V  
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 . B6mvb\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2y9$ k\<xV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qp/nWGj  
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。 P_ b8_ydU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #5^S@}e  
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。。。 >V&GL{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 : p7PiqQ  
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) mxCqN1:#  
下面是修改过的unary_op ' KNg;  
4}<[4]f?|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p.vxrk`c  
class unary_op Q+E)_5_sA  
  { ~A*$+c(  
Left l; Z&GjG6t  
  hOm0ND?;1  
public : qwd T= H  
Dh9C9<Ta:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s>ZlW:jY  
XeAH.i<  
template < typename T > rX|{nb  
  struct result_1 Ys@\~?ym+  
  { e~$aJO@B.R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ban;HGGNG{  
} ; Dwah_ p8  
9]a!1  
template < typename T1, typename T2 > 0}$R4<"{Y>  
  struct result_2 v+d? #^  
  { MAgoxq~;V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -qB{TA-.\  
} ; K- TLzoYA  
3MHByT %  
template < typename T1, typename T2 > R=L-Ulhk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ER<Z!*2  
  { snny! 0E\m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W0# VDe]>  
} @P<Mc )o^  
 `=I@W  
template < typename T > ],f%: ?%50  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FW"gj\  
  { b*cVC^{Dy  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6 $+b2&V  
} p@+D$  
eg>]{`WQ  
} ; oD%B'{Zs4  
;VgB!  
^FK-e;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 EA<x$O  
好啦,现在才真正完美了。 NO.5Vy  
现在在picker里面就可以这么添加了: OJ)XJL  
o 0H.DeP  
template < typename Right > C.hRL4+;Zm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VOrBNu  
  { }9Awv#+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j$khGR!  
} f,8PPJ:,  
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。 e|.a%,Dcy  
 *l-F  
++d[YhO  
qk!,:T  
S~.%G)R  
十. bind WVh]<?GWXk  
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。 7iH%1f  
先来分析一下一段例子 gnZc`)z  
#80r?,q  
A{\!nq_~N  
int foo( int x, int y) { return x - y;} UAtdRVi]M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r-c1_ [Q#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ZG_iF#  
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。 r%` |kN  
我们来写个简单的。 4tFnZ2x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >W=^>8u  
对于函数对象类的版本: 0|`iop%(n  
+(##B pC  
template < typename Func > wRQMuFGY  
struct functor_trait v'u}%FC  
  { XM?C7/^k  
typedef typename Func::result_type result_type; 3qrjb]E%}  
} ; $WZHkV  
对于无参数函数的版本: Z`{GjV3%wH  
Xa&0j&AH  
template < typename Ret > 604^~6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C )+%9Edg  
  { Cg%}=  
typedef Ret result_type; w:@W/e*9N  
} ; jg=}l1M"  
对于单参数函数的版本: UJrN+RtL  
`:EU~4s\  
template < typename Ret, typename V1 > #:} mi;{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (Z at|R.F  
  { ;%$wA5"2M  
typedef Ret result_type; 9I*`~il>{  
} ; `'/1Ij+  
对于双参数函数的版本: P<IZ%eS3B  
5t[7taLX\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^ &VN=Y6z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0tP{K  
  { H@ .1cO  
typedef Ret result_type; .jbT+hhM  
} ; qJ<Ghd`8v  
等等。。。 Z}$1~uyw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^h"F\vIpV  
2)jf~!o)Z  
template < typename Func > MHAWnH8  
struct func_return #i[V {J8.p  
  { MD=!a5'  
template < typename T > R ;3!?`  
  struct result_1 -5Ln3\ O@  
  { !i?aRI/6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,L^ag&!4  
} ; &8QkGUbS<  
K{]\}7+   
template < typename T1, typename T2 > 6yXMre)YV  
  struct result_2 >Ms_bfSK  
  { 8Z(\iZ5Rgj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EY'48S  
} ; 5tm:|.`SQ  
} ; -Oc  
NUGiDJ+[  
qre(3,VE5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IyGW>g6_.  
khfWU  
template < typename Func, typename aPicker > oD~q/04!  
class binder_1 $1;@@LSw  
  { t{Gc,S!]5  
Func fn; \xexl1_;  
aPicker pk; _f<#+*y  
public : 55vI^SSA  
-3&mgd  
template < typename T > +{"w5o<CO  
  struct result_1 ]`_eaW?Ua  
  { RWINdJZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3d*wZ9qz  
} ; :N ]H"u9X  
E sx`UG|  
template < typename T1, typename T2 > F)hUT@  
  struct result_2 H0Ck%5  
  { ^ lM.lS>)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wb/@g=` d  
} ; BZAF;j  
m15> ^i^W  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} baVSQtda  
' y9yx[P  
template < typename T > b!ea(D!:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (xhwl=MX)  
  { :5M7*s)e16  
  return fn(pk(t)); xHMbtY  
} K@PQLL#yJp  
template < typename T1, typename T2 > :x<'>)6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /P-Eg86V'  
  { r+WY7'c  
  return fn(pk(t1, t2)); >S:>_&I`I  
} CN"hx-f  
} ; ugI9rxT]Kv  
]2Q:&T  
yHL5gz@k  
一目了然不是么? }7H8Y}m  
最后实现bind fQB>0RR2  
g@jAIy]  
P5*~ Wi`  
template < typename Func, typename aPicker > Ydr/ T/1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) xE4iey@\}  
  { eHjn<@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~yvOR`2Gg  
} i@C$O.m(  
D/&^Y'|T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 iS"(  
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。 01nbR+e  
NHCdf*  
十一. phoenix -OS&(7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u0(PWCi2  
'`*{ig  
for_each(v.begin(), v.end(), Pkbx /\  
( oe:@7stG  
do_ {G D<s))  
[ 2AAZZx +$  
  cout << _1 <<   " , " De(\ <H#  
] Hi 1@  
.while_( -- _1), E\(dyq/  
cout << var( " \n " ) -K_p? l  
) <6s?M1J  
); BWct0=  
>7VO ytc  
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: |GvWHe`  
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 KnC;j-j  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K;u<-?En  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R{5xb  
v){&g5djl  
f(h nomn  
template < typename Cond, typename Actor > G Uf[Dz  
class do_while (1pxQ%yEA  
  { UtF8T6PKdW  
Cond cd; 7X$[E*kd  
Actor act; oT4A|M  
public : fq.ui3lP)  
template < typename T > 4X@ <PX5  
  struct result_1 0z2A!ap  
  { <J`",h  
  typedef int result_type; 3+_ .I{  
} ; K{}U[@_tS  
hy"O_Le  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @,<@y>m7  
swBgV,;   
template < typename T > :3s5{s   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cViEvS r  
  { Vs-])Q?7J  
  do ] {r*Z6bs  
    { +ou ]|  
  act(t); xm }9(EJ  
  } b3G4cO;t;  
  while (cd(t)); iINd*eXb^  
  return   0 ; Ny@CP}  
} I6x  
} ; HWJ(O/N  
lw4#xH-?  
hlpi-oW`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iyF~:[8  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 mTcopyp  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 SO #NWa<0|  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2g elmQnc  
下面就是产生这个functor的类: FC:Z9{2!  
|0A"3w  
+!'\}"q  
template < typename Actor > OSk+l  
class do_while_actor [i 18$q5D  
  { HJVi:;o  
Actor act; HuPw?8w=  
public : .Vm!Ng )j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >~-8RM  
|F }y6 gH  
template < typename Cond > P8N`t&r"7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q= DP# 9&  
} ; u%J04vG"D  
,GB~Cmc1<Q  
8E:8iNbF  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wN"j:G(  
最后,是那个do_ G x;U 3iV  
QxRT%;'Zh]  
\Kp!G1?_AY  
class do_while_invoker lWr{v\L'  
  { $TON`+lB  
public : qB57w:J  
template < typename Actor > ra L!}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =.=4P~T&  
  { }Ut*Y*  
  return do_while_actor < Actor > (act); Lo^0VD!O  
} |H`}w2U[j  
} do_; "|?zQ?E  
OOzk@j^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v=kQ / h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :Ve>tZeW  
最后来说说怎么处理break和continue :.863_/  
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。  L|hdV\  
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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