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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda yt}Ve6  m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a` A V  
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, BSYJ2   
&eKnLGKD  
_so\h.lt  
v8W.84e-  
  class filler @ U xO!  
  { [KMW *pA7  
public : *,q ?mO  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C;];4[XR  
} ; d5T M_ C  
b1JXC=*@  
p;zV4uSv  
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:  0eUK'   
=v]\{ .  
Z5/^pyc  
<]xGd!x$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _>+!&_h  
q@8Jc[\d  
N]udZhkn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 AE? 0UVI  
xCGa3X  
jU.z{(s  
d*$$E  
二. 战前分析 AP5[}$TT  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 g|ewc'y  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 jI %v[]V  
#N9^C@  
k#X~+}N^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f]Z%,'1^  
  /* --------------------------------------------- */ n4\UoKq  
vector < int *> vp( 10 ); y:u7*%"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o.W:R Ux  
/* --------------------------------------------- */ O?5uCh$H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Cl#PYB{1Y  
/* --------------------------------------------- */ W6J%x[>Z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  BC*62m  
  /* --------------------------------------------- */ o~<Xc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CC&opC  
/* --------------------------------------------- */ kqy d3Si>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "`HkAW4GZa  
4Bg"b/kF  
[Z9 lxZ|  
Tq{+9+  
看了之后,我们可以思考一些问题: (37dD!  
1._1, _2是什么? t66Cx  
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。 .UX`@Q:Gp  
2._1 = 1是在做什么? ._'AJhU$0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 z,dh?%H>X  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 hS&3D6G t  
@ =g Px  
U[7 &   
三. 动工 S v3O${B|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /2 z, ?,jL  
OBY^J1St  
)+ifVv50  
j'r"_*%  
template < typename T > 4P(muOS  
class assignment X.}i9a 6  
  { /c2| *"@X  
T value; JC6?*R  
public : 3{c6)vR2  
assignment( const T & v) : value(v) {} =D-u".{  
template < typename T2 > =T"R_3[NC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cG!\P:re  
} ; R|&jvG=|  
H.ha}0 J  
rSu+zS7`X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M;2@<,rM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |)~t ^  
eka<mq|W  
-)N, HAM>  
FK;3atrz  
  class holder ,GO H8h  
  { EPeKg{w  
public : ($QQuM=  
template < typename T > RZMR2fP%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X5U#^^O$E%  
  { 709/'#- ^  
  return assignment < T > (t); [}>!$::Y  
} \dAs<${(  
} ; suOWmqLs  
,bTpD!  
/3Y\s&y  
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: |k.%e4  
}ejZk bP  
  static holder _1; tKS'#y!R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F/%M`?m"ie  
oRkh>yj'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U80h0t%  
而不用手动写一个函数对象。 `:b*#@  
vJ,r}$H3  
I<+EXH%1,  
lKdd3W"o  
四. 问题分析 h~EGRg  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 '[WVP=M<XV  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !d.bCE~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x-nO; L-2p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^cDHC^Wm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j_3`J8WwF  
hs^K9Jt  
五. 问题1:一致性 WUBI( g\  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| IL>VH`D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~a$h\F'6  
L;GkG! g  
struct holder OsT|MX  
  { /SW*y@R2l  
  // '3|fv{I  
  template < typename T > { )g $  
T &   operator ()( const T & r) const S( ^HIJK  
  { MCO2(E-  
  return (T & )r; Xb<>AzEM  
} ?lca#@f(  
} ; AZ.$g?3w  
a^o'KN{  
这样的话assignment也必须相应改动: LvqWA}  
)FpizoVq0  
template < typename Left, typename Right > a%nf )-}|  
class assignment dtj+ av G  
  { {8* d{0l  
Left l; 3 \}>nE  
Right r; gNHS:k\"  
public : FG!2h&k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nEt{ltsS0  
template < typename T2 > ;Zm-B]\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h6b(FTC^  
} ; H)k V8wU  
QHXA?nBX  
同时,holder的operator=也需要改动: d{J@A;d a  
+)hxYLk&I  
template < typename T > uf^HDr r<L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `r'$l<(4WV  
  { +70x0z2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !,|-{":  
} \RqH"HqD  
h! Bg} B~  
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。 eDsB.^|l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B[3u,<opFU  
q|{z9V<  
return l(rhs) = r; ,!40\"A  
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。 Z;<:=#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KKq%'y)u^  
$cW t^B'  
template < typename Tp > ck< `kJ`b  
class constant_t ~t<G gNI  
  { !bCSt?}@u  
  const Tp t; j{j5TvsrY  
public : G?v!Uv8O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .07"I7  
template < typename T > Aydpr_lp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;f~fGsH}e'  
  { %VGW]!QR  
  return t; Ld 0*)rI#  
} Lf)JO|o  
} ; d#OAM;0}5  
5T%2al,F`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !w}b}+]GB  
下面就可以修改holder的operator=了 ~N%+ZXh&E  
r+d+gO.  
template < typename T > g >@a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bg!(B<!X  
  { x6)qs-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H:|.e)$i  
} k`;d_eW  
'?jsH+j+  
同时也要修改assignment的operator() tI@aRF=p]2  
XzPOqZ`Nv  
template < typename T2 > F$-fj "jC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t.+)g-X  
现在代码看起来就很一致了。 #mU<]O  
&b`'RZe  
六. 问题2:链式操作 gnGh )  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wfv\xHG  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 jEE!H /  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 8_E(.]U  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 twu,yC!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XG*> yra`  
qyxd9Lk1  
template < typename T > Gy[anDE&  
struct result_1 D>8p: ^3g  
  { `KtP ;nG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .*f 6n|  
} ; ?em8nZ'  
_9]vlxgtG(  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: -wrVEH8  
Qd~z<U l  
template < typename T > \vJ0Mhk1  
struct   ref S6}_N/;6~  
  { |{Ex)hkw  
typedef T & reference; x|yJCs>  
} ; EjFn\|VK  
template < typename T > F b?^+V]9  
struct   ref < T &> QJj='+R>  
  { v)T# iw[  
typedef T & reference; B~E">}=!  
} ; B~^*@5#0|  
/{:XYeX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %Z4*;VwQ  
7~FHn'xt  
template < typename T > 4#}aLP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const er5!n e  
  { UOFb.FRP>  
  return l(t) = r(t); _  xym  
} n807?FORB  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 IIih9I`IR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eM{u>n+`F0  
?QmtZG.$  
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 HHZw-/ s,%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xVw@pR;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]\KVA)\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^8EW/$k  
最后的布局是: <$yA*  
                Add $cK}Tl q  
              /   \ A yr ,  
            Divide   5 p3Qls*  
            /   \ z bYv}q  
          _1     3 Yb^e7Eug  
似乎一切都解决了?不。 `kuu}YUi  
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。 aPzn4}~/_  
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。 YHO}z}f[!  
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: ^utOVi  
p @kRo#~l  
template < typename Right > $cIaLq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nhdZC@~E0  
Right & rt) const F{;#\Ob  
  { _qR?5;v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qF4tjza;k  
} McN[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *ma w`1  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 4VZI]3K,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 t$(#$Z,RS  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 |,p"<a!+{w  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 u{_,S3Aa  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? gy%.+!4>v`  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Fy"M 4;7  
Et!J*{s  
template < class Action > &n;*'M  
class picker : public Action {QM rgyQ E  
  { EP#2it]0]  
public : 2=- .@,6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t*9 gusmG  
  // all the operator overloaded =X?fA,  
} ; U!o7Nw@ z  
;.Bz'Q  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ns%gb!FBJX  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: :-}K:ucaj  
b"A,q  
template < typename Right > 0t? o6 e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o3dqsQE%  
  { )][U6e  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ny2 Z <TW  
} _i {Y0d+  
zawu(3?~)5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  Rpgg :  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !nSa4U,$w<  
8j;Un]  
template < typename T >   struct picker_maker /Ne#{*z)hO  
  { X#ttDB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3T8d?%.l  
} ; f-enF)z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 84QOW|1  
  { a$|U4Eqo  
typedef picker < T > result; k}v`UiGM  
} ; >^~^#MT  
@w8} ]S  
下面总的结构就有了: w2.] 3QAZ  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 .qSDe+A  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 M !'d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _K9`o^g%PJ  
至此链式操作完美实现。 ^AH[]sE_  
gLX<> |)*  
4HGT gS  
七. 问题3 uK@d?u!`  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 8{jXSCP#  
dhtH&:J< ;  
template < typename T1, typename T2 > Q4m> 3I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4j=3'Z|  
  { M5h r0 R{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?9()ya-TE  
} UON=7}=$&  
= g{I`u  
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: %PYO9:n  
:s_> y_=g  
template < typename T1, typename T2 > K>DN6{hnV;  
struct result_2 Cq!eAc  
  { vHf)gi}O|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =$J(]KPv!?  
} ; 4CF;>b f~  
Ncz4LKzt  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #@B"E2F  
这个差事就留给了holder自己。 =\< 7+nv  
    _li3cXE  
'hjEd.  
template < int Order > h.X4x2(.  
class holder; Jj\4P1|'7  
template <> 9(^UchZZi  
class holder < 1 > 8X7??f1;Y  
  { -x+3nb|.  
public : Rlewp8?LB  
template < typename T > !:|*!  
  struct result_1 ?gMx  
  { `f>!/Zm%9  
  typedef T & result; Q-w# !<L.  
} ; X} k;(rb  
template < typename T1, typename T2 > V O:4wC"7  
  struct result_2 aj`&ca8  
  { :ZXd%  
  typedef T1 & result; zvV&Hks-  
} ; F-/z@tM  
template < typename T > 49; 'K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1Z}5ykM3  
  { .nD#:86M  
  return (T & )r; #-;c!<2  
} \C3I6Qx  
template < typename T1, typename T2 > XYo,5-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !kE5]<H\  
  { 5!F;|*vC8  
  return (T1 & )r1; cX-M9Cz  
} N]+6<  
} ; Q~(Gll;  
bgor W"'  
template <> wD9K\%jIr!  
class holder < 2 > N_c44[z 1  
  { M1kA-Xr  
public : {]Zan'{PCO  
template < typename T > 5.6tVr  
  struct result_1 (!nkv^]  
  { }Z"iW/?"  
  typedef T & result; -$Z1X_~;)<  
} ; !rUP&DA  
template < typename T1, typename T2 > l53i {o  
  struct result_2 >_?i)%+)  
  { TwkT|Piw S  
  typedef T2 & result; &!8 WRJ  
} ; =npE?wK  
template < typename T > tY"eoPme  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8zx]/ >  
  { %y6Q3@  
  return (T & )r; ?),b902C  
} tY)L^.*7  
template < typename T1, typename T2 > kZw"a*6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C^ )Imr  
  { z By%=)`  
  return (T2 & )r2; ;R*-cm  
} jaoZ}}V_$  
} ; [Fr](&Tx  
/w?e(v<  
EsGu#lD2  
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> >。 O@Aazc5K  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q| D5 A|)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: aS [[ AL  
L )JB^cxf  
return l(i, j) = r(i, j); .t@|2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uos8Mav{E  
]@$^Ju,  
  return ( int & )i; cLZ D\1Mt  
  return ( int & )j; P=n_wE  
最后执行i = j; Yqs=jTq`{  
可见,参数被正确的选择了。 c< $<n  
*igmi9A  
T3{O+aRt  
TWRP|i!i  
RCR= W6  
八. 中期总结 "h+Z[h6T  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &O' W+4FAc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s/"bH3Ob9v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o+1 (N#?m9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R:~aX,qR  
8 1Kf X {|  
dtR"5TL<~}  
['mpxtG  
S8#0Vo$)a  
9\_s&p=:.  
九. 简化 Clum m@z;#  
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。 P =X]'m_B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $Z G&d  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: xvTtA61Vp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GY$Rkg6d  
  +-*/&|^等 FSEf0@O:  
2. 返回引用。 W>pe-  
  =,各种复合赋值等 JqzoF}WH  
3. 返回固定类型。 rRe5Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f-F=!^.  
4. 原样返回。 +fVvH  
  operator, 1bV G%N  
5. 返回解引用的类型。 D :@W*,  
  operator*(单目) :=NXwY3~M  
6. 返回地址。 JQM_96\  
  operator&(单目) _BewaI;w  
7. 下表访问返回类型。 wo`.sB&T  
  operator[] 8:TX9`,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7:UeE~ uB:  
  operator<<和operator>> d7V/#34  
#*.!J zOg  
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。 i<ES/U\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: UPfE\KN+p#  
`LkrG9KV{  
template < typename Left > Dmh$@Uu#F  
struct value_return 1mmL`M1  
  { -gs I:-Xo  
template < typename T > o-8{C0>:  
  struct result_1 gNZwD6GMe?  
  { ~-'2jb*8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ']nIa7  
} ; TQn!MUj/^  
oKn$g[,SJh  
template < typename T1, typename T2 > 1`8s "T  
  struct result_2 N?@^BZ  
  { t1Ts!Q2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d'_q9uf'  
} ; $>/d)o  
} ; H(^Eh v>  
_`?0w#> 0  
:qo[@x{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait tiZ H;t';<  
=IL\T8y09  
下面我们来剥离functor中的operator() p\[!=ZXFr\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5HbHJ.|r  
&y_t,8>5  
return l(t) op r(t) ?\\wLZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8-G )lyfj  
return op l(t) ) 9Q+07  
return op l(t1, t2) ,kJ'_mq  
return l(t) op ,l&?%H9q  
return l(t1, t2) op  P@O_MT  
return l(t)[r(t)] =i)%AnZ^9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \92M\S  
g (&cq  
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: H>+/k-n-  
单目: return f(l(t), r(t)); t=7Gfv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); UuIjtqW  
双目: return f(l(t)); .<t{saToU  
return f(l(t1, t2)); )>ff"| X  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?i<l7   
}%XB*pzQ  
struct meta_divide 0N1t.3U  
  { ,3?=W/Um4  
template < typename T1, typename T2 > "r6qFxY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Be{@ L  
  { "W5MZ  
  return t1 / t2; a#1r'z~]}  
} = o(}=T>:"  
} ; R,T0!f  
'ON/WKJr|W  
这个工作可以让宏来做: le5@WG/x  
URVW5c  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~?NCmU=3  
template < typename T1, typename T2 > \ 8ve-g\C8 H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v o:KL%)  
以后可以直接用 >"/TiQt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vJ0v6\  
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 B>i%:[-e  
(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。。。) G4i%/_JU  
bm;iX*~  
S*Ea" vBA  
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 2[Bbdg[O  
,i*rHMe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `)O9 '568  
class unary_op : public Rettype N~|f^#L  
  { @6ckB (  
    Left l; )nHMXZ>Td  
public : M Q =x:p{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z&^vEQ  
\B')2phE  
template < typename T > 3JD62wtx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yh]a4l0  
      { bAt!S  
      return FuncType::execute(l(t)); ta&z lZt  
    } iB0r+IbR  
U,b80%k:  
    template < typename T1, typename T2 > ZvuY] =^3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5^uX!_ r`  
      { _U}|Le@ e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5{-Hg[+9  
    } M0m%S:2  
} ; A]"6/Lr9P  
,GWa3.&.d  
v_5O*F7)  
同样还可以申明一个binary_op 9ZOQNN<ex  
_ (b4|hJ'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G$ zY&  
class binary_op : public Rettype <2*+Y|Lk2  
  { UVXruH  
    Left l; e[k\VYj[  
Right r; Fz8& Jn!  
public : WA}'[h   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i8<5|du&?  
oi Q3E  
template < typename T > i.9}bw 9u@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ';eAaDM  
      { `LFT"qnp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W[QgddR  
    } tQj=m_  
!o'a]8  
    template < typename T1, typename T2 > h9S f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +4t \j<T  
      { U-?r>K2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LZ#A`&qUd  
    } K{y`Sb~k  
} ; i_L u  
lxTqGwx  
je\]j-0$u  
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 !@gjIYq_Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }0R"ZPU1Rw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _u-tRHh|A  
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。 !6.LSY,E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bjUe+ #BL  
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。。。 "7 alpjwb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2aivc,m{r  
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) pC 4uar  
下面是修改过的unary_op fk^DkV^<  
3Mh_ &%!O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $LR~c)}1I  
class unary_op #\~m}O,  
  { {w>ofyqfp&  
Left l; CNiJuj`  
  fNr*\=$  
public : bAY >o  
k="w EZ;Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L#vk77  
bN*zx)f  
template < typename T > } 2y"F@{T  
  struct result_1 a6T!)g  
  { ;XY#Jl>tg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I<lkociUCG  
} ; #r&yH^-  
=aT8=ihP  
template < typename T1, typename T2 > yaj1nq! *"  
  struct result_2 w2"]%WS%  
  { 7<Ut/1$MI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |b Z 58{}  
} ; Y0'~u+KS`5  
Sr10ot&ox  
template < typename T1, typename T2 > @ceL9#:uc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VjSbx'i  
  { D5T0o"A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^sZHy4-yK#  
} /4BYH?*  
%'F[(VB   
template < typename T > K!jau|FS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kD+B8TrW  
  { 1p>&j%dk  
  return OpClass::execute(lt(t)); P>6wr\9i[  
} t;%MSedn  
am WIA`n=  
} ; #5kg3OO  
+fF4]WF P  
h8SK8sK<  
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 l&Fx< W  
好啦,现在才真正完美了。 ~i@Z4t j7  
现在在picker里面就可以这么添加了: @n=FSn6 c  
5#? HL  
template < typename Right > 9T;l*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QEL3b4Vm  
  { 1K$8F ~%Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nG5:H.)  
} Se5jxV  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 LTY(6we-  
S1$&  
< uzDuBN  
-/qu."9(B  
$ "^yoL  
十. bind ;@u+b0 j  
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。 8>^O]5Wo`X  
先来分析一下一段例子 Qgv-QcI{  
nIP*yb}5  
Z"<tEOs/En  
int foo( int x, int y) { return x - y;} EEp,Z`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~_L_un.R  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G5x%:,n  
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。 b!|c:mE9|  
我们来写个简单的。 [.iz<Yh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: oxm3R8 S  
对于函数对象类的版本: hz+x)M`Y  
OGO4~Up  
template < typename Func > mm<rdo(`  
struct functor_trait ?To r)>A'  
  { ~4tu*\P  
typedef typename Func::result_type result_type; j.rJfbE|X  
} ; #$>m`r  
对于无参数函数的版本: F0FF:><  
a)8M'f_z  
template < typename Ret > hbdM}"&]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0~XZ  
  { SfwAMNCe  
typedef Ret result_type; V5LzUg]  
} ; AA,n.;zy<  
对于单参数函数的版本: Q|o~\h<  
-i?-Xj#%  
template < typename Ret, typename V1 > |q\:3R_0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a2un[$Jq`  
  { ]q@6&]9  
typedef Ret result_type; d1>Nn!m  
} ; jkIgEF2d*  
对于双参数函数的版本: v iY&D  
MkG*6A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Cc,,e`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rt\4We,7  
  { h=~ TgTv  
typedef Ret result_type; Ik4U+'z6  
} ; &<sDbN S  
等等。。。 j!P]xl0vOZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H6XlSj  
)W/ mt[;  
template < typename Func > V"@]PI pr  
struct func_return (a i&v  
  { uD''0G\  
template < typename T > <J QvuC  
  struct result_1 g k[8'  
  { LN?W~^gsR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uN1O(s  
} ; =7mn= w?  
W]rK*Dc  
template < typename T1, typename T2 > !1}A\S  
  struct result_2 q~=]_PMP  
  { _ZfJfd~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rBZ 0(XSZQ  
} ; FHS6Mk26  
} ; y  ZsC>  
X)|b_3Z  
 u m[nz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N?h=Zl|  
{\L /?#  
template < typename Func, typename aPicker > ZLJfSnB  
class binder_1 4` gAluJ#  
  { [huS"1  
Func fn; 'lym^^MjL+  
aPicker pk; yb#NB)+E@  
public : zR+EJFf  
$!x8XpR8s  
template < typename T > x\Bl^1&  
  struct result_1 q(J3fjY)  
  { nDS mr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n%]1p36  
} ;  # xS8  
Bp`?inKBOd  
template < typename T1, typename T2 >  c6;tbL  
  struct result_2 a 8Jn.!  
  { +tNu8M@xFo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >?q()>l  
} ; $)M8@d  
&JM|u ww?1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} LuB-9[^<  
/,z4tf  
template < typename T > "3A.x1uQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $4y;F]  
  { brGUK PB  
  return fn(pk(t)); ([='LyH];z  
} jd|? aK;(  
template < typename T1, typename T2 > 0S0 ?\r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JZP>`c21y]  
  { +.T&U7xV  
  return fn(pk(t1, t2)); ((TiBCF4  
} `Li3=!V[  
} ; G-[fz  
Lmx95[#@a  
_ a|zvH  
一目了然不是么?  h+Dp<b  
最后实现bind mVN^X/L(y  
i :wTPR  
NZSP*#!B  
template < typename Func, typename aPicker > lz?F ,].  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4 e1=b,  
  { E4aCL#}D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q"@Y2lhD!  
} o[W7'1O  
wIIxs_2Q0c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r<38; a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 7yLO<o?9w  
j_VTa/  
十一. phoenix xJ)hGPrAl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %Uj7 g>  
-ckk2D?  
for_each(v.begin(), v.end(), ][1 *.7-  
( SyFO f  
do_ Bkvh]k;F8  
[ qh!2dj  
  cout << _1 <<   " , " Np=IZ npt  
] #wL}4VN  
.while_( -- _1), gwtR<2,p  
cout << var( " \n " ) 3zU!5t g  
) BD+V{x}P  
); KPI c?|o/6  
z{w!yMp"  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^T83E}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ?r"'JO.w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 K r9 P#Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Mj2o>N2,  
c0.i  
fJ_d ,4  
template < typename Cond, typename Actor > I6d4<#Q@L  
class do_while 48JD >=@7  
  { #I jG[a-  
Cond cd; KiU/N$ E  
Actor act; :!a'N3o>  
public : 8{ aS$V"  
template < typename T > I^*&u,  
  struct result_1 ,*SoV~  
  { [hE0 9W  
  typedef int result_type; j] \3>.  
} ; Z?yMy zT  
v`ckvl)(C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b13XHR)0  
&L[7jA'[J  
template < typename T > ?YzOA${  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const og<mFbqkq7  
  { jdsNZV  
  do M8 oCh  
    { e"9 u}-Q@  
  act(t); jEwfa_Q%  
  } zi7,?bD  
  while (cd(t)); al<[iZ  
  return   0 ; 6KuB<od  
} 4<b=;8  
} ; SXfuPM  
t .*z)N  
 B@Acm  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). z DDvXz  
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。 42X N*br  
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。 ;Z%PBMa  
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。 \~|+*^e)  
下面就是产生这个functor的类: R0dIxG%  
Uf#.b2]  
UV}\#86!  
template < typename Actor > UX3 ]cr  
class do_while_actor {[~cQgCI  
  { 0F$;]zg  
Actor act; dc[w`  
public : (\^| @  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H4[];&]xr  
DK8eFyG^2  
template < typename Cond >  AnK-\4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5g9lO]WDI  
} ; @Sb 86Ee  
R[Y]B$XO  
:<$B o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3n{'}SYyz  
最后,是那个do_ !QK ~l  
;8z40cD  
\*{tAF  
class do_while_invoker IR ; DdF  
  { ^fVLM>p<;  
public : N|cWTbi  
template < typename Actor > >_3+s~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1<Fh aK  
  { hs'J'~a  
  return do_while_actor < Actor > (act);  wfr+-  
}  g wM~W  
} do_; ,})x1y  
2n}nRv/'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9GdQ$^m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %YjZF[P  
最后来说说怎么处理break和continue cR.[4rG'  
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。 FwU*]wx|{  
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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