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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0;,4.hsh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H"8fnN=xB  
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, Wb:jZ  
T&6W>VQ|[>  
PYDf|S7  
'ojI_%9<  
  class filler KD9Y  
  { TY[{)aH{S  
public : &KC^Vn3Nj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6 <JiHVP7  
} ; *i#m5f}  
1<RB}M  
V3O<l}ak  
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: D&q-L[tA@  
iJ HOLz"!  
H~1&hF"d  
-g'[1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pj.}VF!d  
B d$i%.r  
1A;>@4iC0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;C=C`$Q  
tZR%s  
5/<?Y&x  
vzVXRX  
二. 战前分析 zj.;O#hW  
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。 >]?!c5=  
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 c`w YQUg(  
8KKI.i8`  
F+r3~T%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zCxr]md  
  /* --------------------------------------------- */ {S4^;Va1  
vector < int *> vp( 10 ); Iuk!A?XV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '&{`^l/ MH  
/* --------------------------------------------- */ |T:' G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e1ru#'z  
/* --------------------------------------------- */ >gqM|-uY  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MM8r*T4g/  
  /* --------------------------------------------- */ }Z5#{Sd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,B ]kX/W  
/* --------------------------------------------- */ DDh$n?2fd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1PLxc)LsG  
Z'EX q.hk  
d6ZJh xJ  
iXpLcHi  
看了之后,我们可以思考一些问题: \Ub=Wm\  
1._1, _2是什么? 4 %do.D*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Y@'ug N|[C  
2._1 = 1是在做什么? l :\DC  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 lI HSy  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 71i".1l{K  
4$D:<8B  
m{itMZ@  
三. 动工 0#f;/ c0i  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D^1H(y2zp  
b= <xzvy  
V_*TY6  
.\1{>A  
template < typename T > Q$_S/d%*  
class assignment G%N3h'zDi  
  { VHhW_ya1g{  
T value; _:|/4.]`_  
public : \Q[u?/TF  
assignment( const T & v) : value(v) {} n DLr17  
template < typename T2 > zx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {J-kcD!bz`  
} ; }lzUl mRTe  
6X{RcX]/  
.s7Cr0^k,|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sG{hUsPa  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0mj^Tms  
ye Q6\yi  
/8 /2#`3R  
ptXCM[Z+  
  class holder 1RC(T{\x  
  { u'"VbW3u n  
public : >W%tEc  
template < typename T > lqPzDdC^>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gKK*` L~  
  { )sg@HFhY'  
  return assignment < T > (t); NbyVBl0=  
} cY1d6P0  
} ; *3_@#Uu7  
{L 7O{:J  
qF!oP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: iYE:o{  
9(`d h  
  static holder _1; i^LLKx7M&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kI5`[\  
Y{~[N yE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fv?vO2nj  
而不用手动写一个函数对象。 ^Y"c1f2  
!9+xKr99  
'5j$wr zt  
D,Ft*(|T  
四. 问题分析 5x";}Vp>P  
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。 0. _)X  
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。 ^F @z +q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /DPD,bA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +[$d9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Zi$v-b*<  
$@y<.?k>UP  
五. 问题1:一致性 RGrra<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Z/nTI 0N{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uH'n.d"WG  
6J3:[7k=&  
struct holder U#3Y3EdF<  
  { gp Aqz Y  
  // ~3YN;St-  
  template < typename T > MH;5gC@ `  
T &   operator ()( const T & r) const FOz7W  
  { BfmSM9  
  return (T & )r; RtZK2  
} 7VWq8FH`  
} ; 5c*kgj:x  
8I o--Ew3  
这样的话assignment也必须相应改动: WVPnyVDc  
 XI+m  
template < typename Left, typename Right > WJ)( *1  
class assignment cfn\De%.  
  { rv/O^aL`Y  
Left l; 8 /3`rEW  
Right r; 58FjzW  
public : |q&&"SpA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 59eq"08  
template < typename T2 > P{qi>FJqe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tz0_S7h  
} ; EC *rd  
r=8(n<;Co  
同时,holder的operator=也需要改动: V[&4Km9C  
JWHKa=-H  
template < typename T > b65V*Vbj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NE Br) ~  
  { ROZOX$XM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iQryX(z  
} hrsMAh!  
l#!p?l  
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。 5$C4Ui{<E'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +S!gS|8P  
>_9w4g_<  
return l(rhs) = r; [d+f#\ut  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 L`v7|!X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *aKT&5Ch-  
g]B! 29M  
template < typename Tp > m:EO}ws=  
class constant_t *`]LbS  
  { lCmTm  
  const Tp t; SyHS9>  
public : ^{L/) Xy5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :xdl I`S  
template < typename T > o[C,fh,$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }Yd7<"kp  
  { \4;}S&`k  
  return t; O5^!\j.WR  
} y#%*aV}|B  
} ; Y*!J +A#  
j<+Q Gd%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 q/I':a[1  
下面就可以修改holder的operator=了 :by EXe;3  
#=~n>qn]  
template < typename T > @=@7Uu-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a`]Dmw8@  
  { U&DD+4+28:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fB~BVYi  
} +6cOL48"  
";:"p6?  
同时也要修改assignment的operator() r`? bYoz  
 U/v }4b  
template < typename T2 > N_AAhD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } SJ/($3GkBd  
现在代码看起来就很一致了。 I$Z8]&m  
_T,X z_  
六. 问题2:链式操作 2D,EWk/4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 fTn  
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。 {(o$? =  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 U-uBz4Gha  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 xWNB/{F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \>}G|yL  
}bwH(OOS  
template < typename T > Bismd21F6=  
struct result_1 h_O6Z2J1  
  { {*EA5;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; # tN#_<W  
} ; [ArPoJt  
eUa2"=M  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Yv="oG!xL  
1+P&O4>  
template < typename T > +Usy  
struct   ref nJEm&"AI  
  { JA .J~3  
typedef T & reference; H}TzNs  
} ; a>1_|QB.  
template < typename T > 0FL PZaRP  
struct   ref < T &> zq(R!a6  
  { Q& p'\6~  
typedef T & reference; rlQ4+~  
} ; ^pAgo B  
i+`N0!8lY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: AOvn<Q  
8Ja't8  
template < typename T > 37j-FLbW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4d\1W?i-  
  { :%&~/@B  
  return l(t) = r(t); u ##.t  
} [QC|Kd^#  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %XIPPEHU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )ad-p.Hus  
ryk(Am<  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 s\7]"3:wD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <{ Z$!]i1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \YV`M3O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Vn4y^_H  
最后的布局是: =!@5!  
                Add gO{XD.s  
              /   \ >P@JiR<@\n  
            Divide   5 (]wd8M  
            /   \ .?C-J  
          _1     3 Us5P?}  
似乎一切都解决了?不。 eiiI Wr_7  
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。 ]yvHb)X  
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。 2aROY2  
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: 4T]n64Yid  
^ Tr )gik  
template < typename Right > p3sR>ToJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h[%t7qo=  
Right & rt) const .{pc5eUf  
  { :$=r^LSH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^#^\@jLm  
} 6k|^Cs6~z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]z^*1^u^ig  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 _{d0Nm  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 r`t|}m  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 x *p>l !  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 x)+3SdH  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? GIo7- 6kvm  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 6*!R'  
p5 !B  
template < class Action > B~[}E]WEK  
class picker : public Action dZS v=UY)  
  { 3,Dc}$t  
public : Stw%OP@?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a{oG[e   
  // all the operator overloaded 38I.1p9  
} ; ,};UD  W  
Pz=x$aY  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Xup"gYTZQ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "r:i  
y;M}I8W[  
template < typename Right > X4- _l$j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XOk0_[  
  { YlF<S49loC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Oa8lrP`(  
} e:&+m`OSH  
~M>EB6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FCk4[qOp7  
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。 9|;"+jlt  
v2vPf b  
template < typename T >   struct picker_maker &}YJ"o[I  
  { "s:eH"_s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e@Cv')]B  
} ; 0`{3|g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Rh=,]Y  
  { Z9TUaMhF  
typedef picker < T > result; .Mn+Bd4f  
} ; eM3-S=R?<g  
I04GQql  
下面总的结构就有了: 4| 6<nk_  
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。 1c$<z~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1;e"3x"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  .<0s?Q  
至此链式操作完美实现。 __F?iRrCM  
`cz%(Ry,  
e58   
七. 问题3 uQ}0hs  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 P|:*OM p  
~+JE l%  
template < typename T1, typename T2 > XAn{xN pz  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?Aewp$Bj  
  { }qqE2;{ND  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Awip qDAu  
} ?u*gKI  
U',.'"m  
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: MS_@ Xe  
5BztOYn,  
template < typename T1, typename T2 > 0n'~wz"wB  
struct result_2 5tSR2gG#K,  
  { 7tEK&+H`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }I1A4=d  
} ; H 3e(-  
\`nRgY SE  
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? Qh 3V[br  
这个差事就留给了holder自己。 $& 0hpg  
    c@+;4Iz  
zF%'~S0{  
template < int Order > -{ae  
class holder; aMUy^>  
template <> w2 L'j9  
class holder < 1 > d G}.T_l  
  { $>72 g.B  
public : POnI&y]  
template < typename T > SkmLX@:(  
  struct result_1 N33{vx  
  { L\:f#b~W  
  typedef T & result; SGZ]_  
} ; H1FD|Q3  
template < typename T1, typename T2 > r35'U#VMk?  
  struct result_2 4yk!T  
  { 17itC9U  
  typedef T1 & result; @,Re<%\  
} ; r_5k$u(  
template < typename T > yNVmTb9mF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &_DRrp0CN  
  { gypE~@  
  return (T & )r; TAkM-iyH]  
} ^/)!)=?  
template < typename T1, typename T2 > 2u(v hJ F5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !7m )QNV  
  { IT.'`!T  
  return (T1 & )r1; E(0(q#n  
} OG M9e!  
} ; kpe7\nd=>  
m((A  
template <> EB/.M+~a  
class holder < 2 > ?=UIx24W  
  { Kb<^Wdy4T  
public : ~#doJ:^H3  
template < typename T > -y@5% _-  
  struct result_1 #^\q Fj  
  { Ws+Zmpk%  
  typedef T & result; SS4'yaQ  
} ; v}$s,j3NO  
template < typename T1, typename T2 > nDdF(|Qt  
  struct result_2 1j_x51p  
  { rm-6Az V  
  typedef T2 & result; ^G(/;c*=  
} ; Gk.;<d  
template < typename T > #WOb&h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :6,qp?/  
  { A? =(q  
  return (T & )r; mXX9Aa>  
} 6l{=[\.Xa  
template < typename T1, typename T2 > ]^='aQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *kI1NchF  
  { *ybwl Lg  
  return (T2 & )r2; OMr&f8  
} 80/6-_g(  
} ; ?pT\Ft V  
 Ji>  
m &U $V  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 o9tvf|+z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U 0$?:C+?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: K?y!zy  
wbC'SOM  
return l(i, j) = r(i, j); %cWy0:F5VY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qJ;T$W=NG  
w Wx,}=  
  return ( int & )i; P5:X7[  
  return ( int & )j; _` %z  
最后执行i = j; hb6UyN  
可见,参数被正确的选择了。 rKP;T"?;  
WHV]H  
\Z +O9T%  
"hwG"3n1  
 2iUdTy$  
八. 中期总结 ;'\{T#5)  
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: *mqoyOa  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >3S^9{d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QU&b5!;&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _;A?w8z  
YWf w%p?n"  
7VP[U,  
]"Do%<  
Q~5!c#r  
Cq7EdK;x  
九. 简化 'xO^2m+N;  
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。 Vx]{<}(gr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 94=aVM\>>  
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: zuWfR&U|W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D@Zb|EI%<  
  +-*/&|^等 I|6wPV?  
2. 返回引用。 }y-b<J ?H  
  =,各种复合赋值等 KUC (n!  
3. 返回固定类型。 va(ZGGS]N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool)  TP6iSF  
4. 原样返回。 29 +p|n  
  operator, (_}w4N#  
5. 返回解引用的类型。 UuV<#N)  
  operator*(单目) 0n <t/74  
6. 返回地址。 :Fm{U0;"  
  operator&(单目) 5"f')MKUV9  
7. 下表访问返回类型。 G<1awi  
  operator[] P'prp=JD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s W#}QYd  
  operator<<和operator>> !l7eB@O  
_084GK9{W  
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。 _T\~AwVc<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I2@pkVv3z  
>*TFM[((Y)  
template < typename Left > vW\#2[j[  
struct value_return DA[s k7  
  { ?i.]|#{Z  
template < typename T > p,y(Fc~]g'  
  struct result_1 R<}Yf[TQ  
  { UB3b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $K)9(DD  
} ; KrQ8//Ih  
Rt$Q *`u   
template < typename T1, typename T2 > E%CJM+r!  
  struct result_2 3pSkk  
  { Q\H_lB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )~q@2^  
} ; _,h hO  
} ; R@=Bk(h  
^cYm.EHI  
_)q,:g~fu  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d7xd"  
qTA@0fL  
下面我们来剥离functor中的operator() Ea%} VZ&[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =K<8X!xUW  
J$)lYSNE  
return l(t) op r(t) C0\A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AiXxn'&i  
return op l(t) P^-tGo!  
return op l(t1, t2) _kR,R"lh  
return l(t) op 7o$4ov;T  
return l(t1, t2) op * \@u,[,  
return l(t)[r(t)] r)jj]$0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _rQM[{Bkg  
@_&@M~ u  
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: w5I +5/I  
单目: return f(l(t), r(t)); )'{:4MX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NX?J  
双目: return f(l(t)); Ybr&z7# 2  
return f(l(t1, t2)); N?d4Pu1m  
下面就是f的实现,以operator/为例 kRBPl9 9  
$ ]/a/!d  
struct meta_divide Z3K~C_0Cnu  
  { . bh>_ W_h  
template < typename T1, typename T2 > :tu_@3bg-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0&1!9-(d  
  { lNSB "S  
  return t1 / t2; hP4*S^l  
} a7#J af  
} ; ?)9mHo^  
\lVX~r4  
这个工作可以让宏来做: I!y[7^R  
9}`A_KzFx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I|=$.i  
template < typename T1, typename T2 > \ t:m2[U_}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Wq!n8O1  
以后可以直接用 Lh~Ym<CeN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~ #Gu:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /? n 9c;w  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @0`Q  
)-FQ_K%  
2M>Y3Q2Yv  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Z9rs,_A  
vb{+yEa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z6<vLc  
class unary_op : public Rettype {0fQ"))"  
  { ,c:Fa)-  
    Left l; 0z g\thL  
public : Aj06"ep  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 28L3"c  
4  |$|]E  
template < typename T > gIR{!'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9,|&+G$  
      { L3 M]06y  
      return FuncType::execute(l(t)); H4'xxsx  
    } DCfV  
Ws[[Me, =  
    template < typename T1, typename T2 > ]p(jL7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jV^Dj  
      { ZFy>Z:&S,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1!RD kZw e  
    } dA<PQKm  
} ; ' vO+,-  
hia_CuY#  
X*Mw0;+T  
同样还可以申明一个binary_op rIz"_r  
WP1>)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }}v04~  
class binary_op : public Rettype OiAi{ 71  
  { p1p4t40<l  
    Left l; ;ti{ #(Ux  
Right r; U$KdY _Z97  
public : d;KrV=%30s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &UG7 g  
O?omL5  
template < typename T > 372ewh3'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !7SZZz  
      { ,[IN9W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); SE+K"faKQ  
    } : 0Nd4hA  
\M/XM6:UG4  
    template < typename T1, typename T2 > KYY~ YP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v7VJVLH,I7  
      { #;'1aT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _N~h#(  
    } H"8+[.xBh  
} ; Ml8'=KN_  
ANh5-8y  
 m?hC!n>  
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 =)C}u6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ( q^umw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o >{+vwK  
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。 XA{ tVh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -\@&^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。。。 t#mW`rGE_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 k3se<NL[  
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) =rS z>l  
下面是修改过的unary_op J ?$4Yf  
_T^ip.o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1tG,V%iCp  
class unary_op <#ujm fD  
  { bh:;ovH  
Left l; 0q"&AxNsP  
  C,-q2ry  
public : ]J)WcM:  
r?d601(fa  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d; \x 'h2  
NMY~f (x  
template < typename T > Y;S+2])R2  
  struct result_1 T$13"?sr=  
  { '.oEyZA;o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "2(4?P  
} ; Y+ P\5G  
r: n^U#  
template < typename T1, typename T2 > 6R5) &L  
  struct result_2 ]t]s/;9]K  
  { N. 3 x[%:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p_ =^E*J]  
} ; ptGM'  
|/zE(ePc{  
template < typename T1, typename T2 > Q~]#x![u0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mY2 Ubn*  
  { l"!.aIY"e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yef@V2Z+  
} `p9h$d  
d}%GHvOi  
template < typename T > +Ck<tx3h&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GWRKiTu9  
  { 6w<jg/5t  
  return OpClass::execute(lt(t)); X:+;d8rCy  
} E N%cjvE  
1p>5ZkHb  
} ; Z<z(;)?c  
UceZW tYa  
XX~~SvSM  
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 Lm"l*j4  
好啦,现在才真正完美了。 MzsDWx;eJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q u2W  
QNzI  
template < typename Right > a /X@5kr{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "#d}S)GlXM  
  { I :%(nKBK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '~%1p_0dq  
} HS]|s':  
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。 "zR+}  
>f4H<V-  
+mE y7qM  
4dv+RRpGOv  
HE. `  
十. bind +j&4[;8P:  
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。 CHv~H.kh'  
先来分析一下一段例子 z#GZvB/z)  
=yOIP@  
=9FY;9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [F%INl-sy  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n  !]_o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 dGf{d7D  
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。 G/\t<>O8o  
我们来写个简单的。 Af1mTbf=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i[@*b/A  
对于函数对象类的版本: {e0cc1Up}  
v/\l  
template < typename Func > :CNWHF4$  
struct functor_trait HlgF%\@a+U  
  { 4StiYfae  
typedef typename Func::result_type result_type; |Spy |,/  
} ; DY'D]*'7$  
对于无参数函数的版本: `] ;*k2  
N^xnx<  
template < typename Ret > ?SRG;G1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K/KZ}PI-O  
  { U-#wFc2N  
typedef Ret result_type; I0.{OJ-  
} ; 7NV1w*> /  
对于单参数函数的版本: L|EvI.f  
[>Z~& cm  
template < typename Ret, typename V1 > ,*%%BTnR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'J#u ;KJ  
  { E$=!l{Ms  
typedef Ret result_type; i-~HT4iw  
} ; z{Z'2,#  
对于双参数函数的版本: rePJ4i [y  
{<o_6 z`$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z{xm(^'i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .&=nP?ZPC6  
  { ,]\L\ V  
typedef Ret result_type; &]3_ .C  
} ; $(K[W}  
等等。。。 7RM$%'n \  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h7f&7v  
:^j`wd1 h  
template < typename Func > A?<R9A  
struct func_return ^.aFns{wv  
  { C,Q>OkSc  
template < typename T > UUc{1"z{  
  struct result_1 R$k4}p  
  { a` A V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W~2`o*\l  
} ; t J N;WK.6  
/]=Ih  
template < typename T1, typename T2 > v\PqhIy"  
  struct result_2 C|bnUN  
  { x>d,\{U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EE(1;] d-  
} ; #S)+eH  
} ; WM$}1:O  
c+,F)i^`  
ozwPtF5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $!%/Kk4M  
9`]Gosz  
template < typename Func, typename aPicker > ~VYZu=p  
class binder_1 cw|3W]  
  { {z> fe }  
Func fn; S#_g/3w  
aPicker pk; T1 >xw4uo  
public : ?~c=Sa-  
`dekaRo  
template < typename T > smaPZ^;; j  
  struct result_1 y:u7*%"  
  { 4v9jGwnzt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kk#%x#L[  
} ; Cl#PYB{1Y  
W6J%x[>Z  
template < typename T1, typename T2 > :@#9P,"  
  struct result_2 ZFwUau  
  { uNSaw['0j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kqy d3Si>  
} ; "`HkAW4GZa  
BBuI|lr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j}O~6A>|  
UgI0 *PE2  
template < typename T > `Cq&;-u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y1fcp_]m  
  { 3'tcEFkH  
  return fn(pk(t)); _#32hAI  
} p_%dH  
template < typename T1, typename T2 > -E{D' X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1oU/gm$7\q  
  { PJ}d-   
  return fn(pk(t1, t2)); 8 p D$/  
} `t[b0; 'OH  
} ; 0x BO5[w,Y  
-#@l`kt  
Y\s ge  
一目了然不是么? EMy>X  
最后实现bind @'n07 5)h  
/c2| *"@X  
JC6?*R  
template < typename Func, typename aPicker > d8D028d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "[h9hoN  
  { tSibz l~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "y~tAg  
} R|&jvG=|  
H.ha}0 J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g{PEplk  
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。 E$O-\)wY0  
-YvnX0j+  
十一. phoenix eka<mq|W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -)N, HAM>  
FK;3atrz  
for_each(v.begin(), v.end(), ,GO H8h  
( w{F{7X$^  
do_ |ppG*ee  
[ "06t"u<%  
  cout << _1 <<   " , " I;xSd.-  
] {:=sCY!  
.while_( -- _1), 7pPaHX8  
cout << var( " \n " ) h;TN$ /  
) -sjyv/%_  
); )LC"rSNx%  
/=5:@  
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: ya3k;j2C  
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 YMSZcI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'Fq +\J#%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W*2d!/;7>  
#hMS?F|  
z|Y  Ms?  
template < typename Cond, typename Actor > P{m(.EC_  
class do_while {$>Pg/  
  { 2WO5Af%  
Cond cd; c'|](vOd]  
Actor act; 5aZbNV}-  
public : i,V,0{$  
template < typename T > =D~>$ Y  
  struct result_1 76oJCNY  
  { Q DVk7ks  
  typedef int result_type; r7ebFJEf  
} ; bW-sTGjRD  
%eOO8^N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gOy;6\/  
l+nT$IPF  
template < typename T > wn-1fz <d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *Jwx,wF}4  
  { ldFR%v> 9  
  do B\54eTn  
    { ,,G[360  
  act(t); 0u) m9eg  
  } h0.2^vM)R  
  while (cd(t)); n }kn|To~  
  return   0 ; q-hREO  
} \s?8}k  
} ; jK-b#h.gL  
9Bao~(j/k  
!S~0T!afF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kqkTz_r|H  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Gf=3h4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 b(_f{R7PY  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 do.AesdXaq  
下面就是产生这个functor的类: FUVp}>#U  
"5HSCl$r%  
oRZ98?Y\B  
template < typename Actor > "wy2u~  
class do_while_actor j:2TicHDC  
  { s_;o1 K0  
Actor act; j-cp  
public : 5,R4:y ?cK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [XE\2Qa8e  
p'`?CJq8  
template < typename Cond > PrHoN2y5E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h+R26lI1x  
} ; Xf#+^cQ  
NDUH10Y:[  
a]/KJn /B(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1}_4C0h\'  
最后,是那个do_ W) Ct*I^  
UgL FU#  
A.vf)hO  
class do_while_invoker ,!40\"A  
  { Z;<:=#  
public : KKq%'y)u^  
template < typename Actor > $cW t^B'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %*NED zy  
  { -7KoR}Ck!  
  return do_while_actor < Actor > (act); .?vHoNvo  
} 8y']kVg  
} do_; 9}wI@  
43 vF(<r&f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ..kFn!5(g  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +MZI\>  
最后来说说怎么处理break和continue 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。 G^sx/H76J  
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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