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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda WcE/,<^*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =a./HCF  
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, 'uF"O"*  
E`UEl$($  
nOUF<DNQ  
!\1Pu|  
  class filler O<qo%fP  
  { 6y)NH 8l7  
public : RD'i(szi?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} O8w|!$Q.  
} ; G9a6 $K)b  
B3&`/{u  
Ha20g/ UN.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: t9m08K:Y  
t>(}LV.  
NT [~AK9M  
=xsTVT;sj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8u#2M8.5E  
]kyGm2Ty9  
Fop'm))C8  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vBjrI*0  
wO ?A/s  
."JtR  
i@#fyU)[G  
二. 战前分析 #x5?RHX56  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5KDN8pJN  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 97L# 3L6t  
f^kH[C  
=GSe$f?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5IiZnG u  
  /* --------------------------------------------- */ 6.g k6  
vector < int *> vp( 10 ); dgM@|&9*m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4z>SI\Ss  
/* --------------------------------------------- */ 924a1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H)O I&?  
/* --------------------------------------------- */ yMbg1+:   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;*XH[>I  
  /* --------------------------------------------- */ @a}jnl(2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n|f Huv  
/* --------------------------------------------- */ +yo1&b R/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =F"vL  
z;ko )  
eUE(vn#  
,fW%Qv  
看了之后,我们可以思考一些问题: C{8(ew  
1._1, _2是什么? z1 P=P%F  
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。 rRzc"W}K+  
2._1 = 1是在做什么? OtFGo 8  
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。 &i?>mt  
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。 zsuXN*  
Ub-q0[6  
$ z 5  
三. 动工 eJwHeG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *3]_Huw<  
vX/("[  
b;%>?U`>p  
:927y  
template < typename T > &pZn cm  
class assignment tDIQ=  
  { d/Y#oVI  
T value; wmnh7'|0u  
public : MGE8S$Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} QNe siV0MI  
template < typename T2 > .-HwT3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } - HiRXB  
} ; #[.aj2  
| )M>;q   
o6T'U#7P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @J UCXm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #cy;((zuB  
)7s(]~z  
U/l3C(bc!  
sw$$I~21  
  class holder Ty;P`Uv]r  
  { Ne9S90HsB6  
public : Iu|4QE  
template < typename T > pDV8B/{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A{Dy3tm=  
  { bx8;`Q MX  
  return assignment < T > (t); {YigB  
} K@>($BX]  
} ; @[. 0,  
aT"0tn^LO  
^(on"3sG  
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: !b4v}70,  
s2*~n_B  
  static holder _1; -h8@B+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 y0_z_S#gO  
r!e:sJAB.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WCUaXvw  
而不用手动写一个函数对象。 xfK@tLEZ-1  
mfCp@1;26  
G3_HX<|f*  
qbD>)}:1  
四. 问题分析 ykat0iqo  
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。 ;Qq<5I"y  
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。 m;@8z[ ^5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f1,VbuS9I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BOdd~f%&tn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^2)<H7p  
 xh|<`>5  
五. 问题1:一致性 &UfP8GE9  
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?| RBOg;EJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iV2v<ap.n  
!\Vc#dslt  
struct holder &\ $~  
  { )wyC8`&-  
  // F0x'^Z}Q;  
  template < typename T > 7*\Cf qrU  
T &   operator ()( const T & r) const n5>OZ3 E@  
  { HP2J`>oo  
  return (T & )r; c.4WwzK  
} IF'Tj`yD  
} ; o'J^kd`  
*!m(oP  
这样的话assignment也必须相应改动: v@ifB I  
JpE7"Z"~MS  
template < typename Left, typename Right > hAU@}"=G  
class assignment 9zE/SDu7\  
  { eY\w ?pT2  
Left l; $q*hE&x Qd  
Right r; C8t;E`  
public : e82xBLxR%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x,M8NTb*  
template < typename T2 > TY;%nT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7 >-(g+NF!  
} ; .OcI.1H[  
>["X( %&w  
同时,holder的operator=也需要改动: *b8AN3!  
<%?!3 n*  
template < typename T > c"lblt5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const QERj`/g  
  { _qa9wK/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z;~7L*|  
} /(8"9Sfm  
:Lu 9w0>f  
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。 R4vf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YHzP/&0  
U%)-_ *`z  
return l(rhs) = r; (lg~}Jwq  
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。 ~@mNR^W-W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1+ 9!W  
d.$0X/0  
template < typename Tp > Q8D#kAYw  
class constant_t oy\U\#k   
  { {PKf]m  
  const Tp t; r T_J6F5J  
public : M$s9   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} EGVS8YP>h  
template < typename T > [JYy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P&IS$FC.\  
  { IoZ _zz0  
  return t; ~s*kuj'%+  
} &} r-C97  
} ; S SfNI>  
d <RJH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w@WPp0mny  
下面就可以修改holder的operator=了 K_F"j!0  
GIhX2EvAS  
template < typename T > V3(8?Fz.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ug  )eyu  
  { b_f"(l8'S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N\anjG  
} zl<D"eP  
<:4b4Nl  
同时也要修改assignment的operator() SZvp %hS0  
 [ J4n%  
template < typename T2 > CsEU:v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ny:/a  
现在代码看起来就很一致了。 RTr"#[  
 o .*t  
六. 问题2:链式操作 t:"%d9]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o .( Gja4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ; )FmN[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 tyFsnc k  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 RFPcH8-u7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Vsr"W@k_  
|$g} &P8;  
template < typename T > *!pn6OJ"Q}  
struct result_1 ?[;>1+D  
  { >X xHp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @r=,: 'Mt  
} ; o8Yq3N+  
G > t  
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: 1zgM$p  
qM<CBcON  
template < typename T > m 48Ab`  
struct   ref a4n5i.;  
  { Ibg~.>.u{  
typedef T & reference; 8jY<S+[o  
} ; L+~XW'P?  
template < typename T > oqo7Ge2  
struct   ref < T &> 9_O6Sl  
  { |w{C!Q8l  
typedef T & reference; CB#B!;I8v  
} ; 45k.U$<|  
<}T7;knO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Yv.7-DHNl  
+j %y#_~  
template < typename T > A76H M@Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &?}A/(#  
  { ~C>clkZ  
  return l(t) = r(t); rv`GOta*  
} H@b4(6  
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。 nok-![  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "'C5B>qO  
=;(L$:l~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ~E/=nv$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -@ra~li,yQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s bd$.6 |&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qeb}~FL"o  
最后的布局是: &8I }q]'k  
                Add SLRF\mh!L  
              /   \ AiB]A}  
            Divide   5 *Nfot v  
            /   \ =WHI/|&  
          _1     3 zp5ZZcj_  
似乎一切都解决了?不。 ZL:SJ,C  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 e]5NA?2j  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^$X|Lq  
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: {u+=K-Bj  
[ . }Uzx  
template < typename Right > j#xGB]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "dT"6,  
Right & rt) const 10)RLh|+  
  { $f%om)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'rTJ*1i  
} GaV}@Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qzEv!?)a  
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。 &;~?\>?I  
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。 YrYmPSb=  
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。 7dv!  
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。 3 NFo=Z8  
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? c3 )jsf  
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: iXq*EZb"R  
o/Q|R+yXV  
template < class Action > " %qr*|  
class picker : public Action $E.Fgy:G  
  { D)Ep!`Q   
public : P)#h4|xZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n/x((d%"E  
  // all the operator overloaded /='Q-`?9  
} ; hC9EL= A  
?z2!?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 BMqr YW  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 7t1as.  
IRueq @4  
template < typename Right > #kh:GAp]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p<zeaf0W  
  { 5S, Kq35$(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P]TT8Jgw  
} {9X mFa  
vCNq2l^CW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O=*,  
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。 .YWkFTlZ+  
|rG)Q0H,  
template < typename T >   struct picker_maker !dUdz7  
  { EeT 69o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H^54o$5  
} ; KVh#"]<WV  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {bR2S&=OmK  
  { %H;}+U]Z  
typedef picker < T > result; 8a&c=9  
} ; |a a\t  
K&RIF]0#G  
下面总的结构就有了: 4HR36=E6  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 cy)-Rfg  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ![nL/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 S;jD@j\t&  
至此链式操作完美实现。 #p7gg61  
1X7GM65#  
tC(MaI  
七. 问题3 p2k`)=iX  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 jvAjnh#  
;]b4O4C\  
template < typename T1, typename T2 > DA04llX~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5!cp^[rGL  
  { Sc#3<nVg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lC`w}0 p  
} 4<Nd5T  
:WX OD  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %l14K_  
*v]s&$WyO  
template < typename T1, typename T2 > NL>Trv5  
struct result_2 93:oXyFjD  
  { 97$Q?a8S@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KO%$  
} ; X d o\DQn  
?Z_T3/ f  
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? Kh[l};/F  
这个差事就留给了holder自己。 F\^8k/0  
    SDV#p];u  
dvqg H  
template < int Order > l2:-).7xt  
class holder; y.}{KQ"a*  
template <> ,msP(*qoI  
class holder < 1 > 1G"ohosmF  
  { 'RhS%l  
public : dQZdL4  
template < typename T > (QL:7  
  struct result_1 'S9o!hb'@  
  { |m6rF7Q  
  typedef T & result; ]s\vc:cc?  
} ; c61OT@dZEA  
template < typename T1, typename T2 > Yj*T'<e  
  struct result_2 ~CbiKez  
  { pgiZA?r*<  
  typedef T1 & result; 2O*At%CzW  
} ; 6W{Nw<  
template < typename T > F8dr-"G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8>W52~^fU  
  { Du65>O  
  return (T & )r; 8h }a:/  
} *~shvtq  
template < typename T1, typename T2 > {? Y \T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r5ldK?=k+*  
  { [DDe}D3C  
  return (T1 & )r1; /RMtCa~  
} 4v |i\V>M  
} ; D!! B4zt  
U5TkgHN{y  
template <> tpEy-"D&  
class holder < 2 > 7)5G 1  
  { _ h5d~  
public : w8R7Ksn(  
template < typename T > 2T)k-3  
  struct result_1 C?>d$G8  
  { Q~qM;l\i  
  typedef T & result; pfHjs3A=  
} ; y< j7iN  
template < typename T1, typename T2 > wK7w[Xt  
  struct result_2 j5" L  
  { dsx<ZwZN>  
  typedef T2 & result; G4*&9Wo  
} ; v%AepK&  
template < typename T > f=}T^Z<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ymqv@Byi8A  
  { %K')_NS@  
  return (T & )r; n44 T4q  
} Yj>4*C9  
template < typename T1, typename T2 > a>W++8t1 ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Md@x2Ja  
  { S|)atJJ0G"  
  return (T2 & )r2; 3@\/5I xn  
} e)B1)c8s  
} ; @vyEN.K%mm  
8 yi#] 5`Q  
dm[cl~[ Q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 b@8z+,_  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cZ|NGkZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]xMZo){[|  
z9 Ch %A{  
return l(i, j) = r(i, j); ~cSXBc,+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) du$M  
,7bhUE/VB  
  return ( int & )i; M1Ff ,]w  
  return ( int & )j; ,cS#  
最后执行i = j; &'&)E((  
可见,参数被正确的选择了。 }xt^}:D  
mj e9i  
s|A[HQUtJ  
e+-#/i*  
}A@:JR+|  
八. 中期总结 W)bSLD   
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: f3G:J<cL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 BKtb@o~(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nv.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )Jk$j  
"5<!   
F"k`PF*b  
 B>:U  
i6k6l%  
2^ ]^Yc  
九. 简化 CN ( :  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0Zwx3[bq6K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qhvT,"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3{|~'5*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1!G}*38;  
  +-*/&|^等 1}Q9y`65  
2. 返回引用。 &.DRAD)  
  =,各种复合赋值等 7r' _p$  
3. 返回固定类型。 rf|Nu3AJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ru2M"]T  
4. 原样返回。 EC8Z. Uu  
  operator, D C/X|f  
5. 返回解引用的类型。 hvO$ f.i  
  operator*(单目) G4 :\6fu  
6. 返回地址。 O.X;w<F/V  
  operator&(单目) Miw=2F  
7. 下表访问返回类型。 rZpsC}C'  
  operator[] 0j4n1 1#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A|1xK90^XT  
  operator<<和operator>> KCbJ^Rln  
>'q]ypA1  
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。 frPQi{u$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z3c\}HLY  
_[z)%`kay  
template < typename Left > .rO~a.kG  
struct value_return R,78}7B  
  { qOy(dG g  
template < typename T > N [3Y~HX!q  
  struct result_1 yH-&o,  
  { DoFe:+_U3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x3FB`3y~s  
} ; r2+ZxMo|  
+g7]ga  
template < typename T1, typename T2 > ?+7~ E8  
  struct result_2 kI!@J6  
  { ~!mY0odH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v{|y,h&]a  
} ; CSoVB[vS  
} ; KzV|::S^  
rQ_cH  
z(Uz<*h8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iOEBjj;C  
:3R3 >o6m  
下面我们来剥离functor中的operator() nTo?~=b  
首先operator里面的代码全是下面的形式: IFew3!{\  
qF$y p>|#  
return l(t) op r(t) QOUyD;0IW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !2HF|x$  
return op l(t) M0lJyz J  
return op l(t1, t2) BC_<1 c  
return l(t) op R\3v=PR[  
return l(t1, t2) op ;}f {o^]'  
return l(t)[r(t)] |-{e!&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Kgi`@`  
t^KQv~  
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: iR9duP+  
单目: return f(l(t), r(t)); xg, 9~f[  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ob/<;SrU<  
双目: return f(l(t)); @.a59kP8X  
return f(l(t1, t2)); mD% qDKI  
下面就是f的实现,以operator/为例 C.#Ha-@uz  
]?T^tJ  
struct meta_divide Hpz1Iy @  
  { ZG1TR F "  
template < typename T1, typename T2 > 6l2O>V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QQN6\(;-  
  { Wd!Z`,R  
  return t1 / t2; $PRd'YdL/  
} Zy9IRZe4U  
} ; =s*c(>  
)K]p^lO  
这个工作可以让宏来做: wAW{{ p  
8r"-3<*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w/ZP. B  
template < typename T1, typename T2 > \ V*O[8s%5v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; H1q,w|O9j  
以后可以直接用 ;:oJFI#;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {`*Fu/Upb  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +924_,zF  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "2-D[rYZ  
Z]{=Jy !F  
mDp8JNJNE  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 { g[kn^|  
._j?1Fw`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |P& \C8h  
class unary_op : public Rettype G#`  
  { fW=<bf  
    Left l; >)NS U  
public : 'L7u`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @N<h`vDa  
dQrz+_   
template < typename T > ;AVIt!(L~V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LU8[$.P  
      { tMP"9JE,  
      return FuncType::execute(l(t)); Oh10X.)i  
    } -&1P2m/46  
YR/I<m`]}  
    template < typename T1, typename T2 > QX}JQ<8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (U$;0`  
      { /%7&De6Xg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7D>_<)%d=  
    } vpT\ CjXHZ  
} ; tN)t`1_j  
?-2s}IJO  
XefmC6X  
同样还可以申明一个binary_op guf&V}&  
;<T,W[3J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mr4,?Z&`-d  
class binary_op : public Rettype 7Q Ns q  
  { h$9ut@I  
    Left l; .]4MtG  
Right r; 9a+Y )?z  
public : Hq gg*4#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0uM&F[.x@g  
-\B*reC  
template < typename T > b|E ZD3y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UEx<;P8rP  
      { ^C~R)M:C  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J9XH8Grk-  
    } !wEe<],  
hW!n"qU  
    template < typename T1, typename T2 > a @3s71  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4bw4!z9G  
      { T4}Wg=UKg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); * Wp?0CP  
    } \I}EWI  
} ; ^ZS!1%1  
{fV$\^c  
0k5uqGLXe  
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 k$f2i,7'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (dyY@={q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +hispU3ia  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 OXKV6r6f  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d)Z&_v<|  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 o+XQMg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +rSU  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) CSW+UaE  
下面是修改过的unary_op ue+{djz[4  
z>y# ^f)r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #l- 0$  
class unary_op [Pjitw/?  
  { v#s*I/kw  
Left l; z6B#F<h  
  W)T'?b'.  
public : b]xoXC6@t  
KkpbZ7\@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >O rIY  
(@!K tW  
template < typename T > d@a<Eq  
  struct result_1 `s UY$Q  
  { HIE8@Rv/3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a(?)r[=  
} ; ?GhMGpd Mq  
3X DU(#  
template < typename T1, typename T2 > }hg2}g99  
  struct result_2 W4k$m 2  
  { s>\^dtG7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B@dCCKc%/  
} ; ^"=G=* /  
*ej< 0I{  
template < typename T1, typename T2 > /~;!Ew|q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kkb+qo  
  { J}8p}8eF,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); O(=9&PRi  
} o_k)x3I?  
r1vS~ 4Z  
template < typename T > |nLq 4.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p"jze3mF  
  { i_r708ep6  
  return OpClass::execute(lt(t)); o37oRv]  
} Pn.DeoHme  
u=]*,,5<  
} ; yk5K8D[tV  
ew dTsgt'  
L%\Wt1\[  
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 52#6uBe  
好啦,现在才真正完美了。 m2l9([u=^  
现在在picker里面就可以这么添加了: )wD/<7;  
_ gYj@ %  
template < typename Right > _Ds,91<muQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y`7<c5zD  
  { 6dz^%Ub  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W1)<!nwA  
} W+"^!p|  
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。 0MxK+8\y  
SVd@- '-K  
!plu;w  
3)?WSOsL :  
| V{ Q  
十. bind +O9x8OPHW  
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。 ZbdGI@  
先来分析一下一段例子 >D~8iuy]8.  
|%F4`gz8KP  
7D:rq 8$\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C^B$_?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +0Q +0:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kb/BE J  
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。 7_)38  
我们来写个简单的。 MY c&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (F.w?f4B3  
对于函数对象类的版本: cRbA+0m>  
39P55B/o%  
template < typename Func > E7@Gpu,o  
struct functor_trait ~UO}PI`C  
  { Rj>A",  
typedef typename Func::result_type result_type; :p]e4|R  
} ; uG6.(A1LM  
对于无参数函数的版本: ~re}6-?  
|_8l9rB5ip  
template < typename Ret > <1>6!`b4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9"gu>  
  { m0v .[61  
typedef Ret result_type; M | "'`zc  
} ; Y(kf<Wo  
对于单参数函数的版本: > .K%W *t  
P\6:euI  
template < typename Ret, typename V1 > a9{NAyl<oo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V!^0E.?a  
  { ."B{U_P&  
typedef Ret result_type; SN L-6]j  
} ; +YW;63"o  
对于双参数函数的版本: `#`jU"T|  
X~"p]V_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c6c@ Xd V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o}/|"(K  
  { VR&dy|5BO  
typedef Ret result_type; &V <f;PF(I  
} ; 3rMJC\h  
等等。。。 Kn@#5MC rU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L)F4)VL  
H2#o X  
template < typename Func > 9Scg:}Nj  
struct func_return KZZY9  
  { ,~ZD"'*n6g  
template < typename T > -PSgBH[  
  struct result_1 $*%,  
  { T7.SjR6X>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?0* [ L  
} ; "P(obk  
$rr@3H+  
template < typename T1, typename T2 > m26YAcip}  
  struct result_2 +>!nqp  
  { \$Wpt#V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '=Lpch2J  
} ; 7/QK"0  
} ; (Y7zaAG]  
>jIn&s!}  
_&S#;ni\c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FibZT1-k  
Rky]F+J  
template < typename Func, typename aPicker > V8B4e4F  
class binder_1 -6NoEmb)\'  
  { kln)7SzPuk  
Func fn; Bh cp=#  
aPicker pk; 5~IdWwG*w  
public : m<>BxX  
gz[3xH~  
template < typename T > J-dB  
  struct result_1 g([:"y?  
  { `=#jWZ.8m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; A7+ZY,  
} ; Bz-jy.  
v=lW5%r,'  
template < typename T1, typename T2 > !1=OaOT  
  struct result_2 !f52JQyh  
  { 2 Kjd!~Z$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7G-?^  
} ; `{Q'iydU  
bK~Toz< k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^&1O:G*"  
|H_WY#  
template < typename T > X`Q+,tx$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I(pq3_9$  
  { x@rQ7K>  
  return fn(pk(t)); , %z HykP  
} sV%DX5@  
template < typename T1, typename T2 > X]@"ZV[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R`a~8QVh&5  
  { ([< HFc`  
  return fn(pk(t1, t2)); $B%KkD  
} x$BNFb%I1  
} ; jUA~}DVD  
-W('^v_*  
;;+AdN5  
一目了然不是么? ;j1E6  
最后实现bind `<se&IZE  
KU` *LB:  
T&]-p:mg^  
template < typename Func, typename aPicker > ~i%=1&K&`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QWfSm^ t  
  { {P~rf&Ee  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d8jH?P-"  
} naf ~#==vc  
ySO\9#Ho  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9c)#j&2?H  
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。 ;Hk3y+&]a  
(wZ!OLY%}  
十一. phoenix qovsM M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rn*'[i?  
U0j>u*yE  
for_each(v.begin(), v.end(), qD>^aEd@4  
( mXyP;k  
do_ YWH>tt 9  
[ =+j3E<w  
  cout << _1 <<   " , " B1nm?E 0i  
] C&w0HoF  
.while_( -- _1), &F~d~;G"q  
cout << var( " \n " ) \vT~2Y(K  
) z&d.YO_W  
); <5z!0m-G  
CipDeqau2  
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: t7F0[E'=5\  
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 +X^GS^mz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W$zRUG-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~bb6NP;'L  
P5_Ajb(@'  
{ %X2K  
template < typename Cond, typename Actor > 4joE"H6  
class do_while @s-P!uCaT  
  { "V]*ov&[  
Cond cd; zT,@PIC(  
Actor act; WC~;t4  
public : OmWEa  
template < typename T > f't.?M  
  struct result_1 ekyCZ8iai  
  { 3i!a\N4 K  
  typedef int result_type; `X@\Zv=}  
} ; &]n }fq  
,6g{-r-2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %[*-aA  
0@zJa;z'  
template < typename T > ?(=|!`IoO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (?1$  
  { KZ7B2  
  do ?tjEXg>ny  
    { z U[pn)pe  
  act(t); (rBsh6@)  
  } Zio! j%G  
  while (cd(t)); #2_FM!e  
  return   0 ; V[/9?5pM  
} 06.%9R{  
} ; N+c|0  
wea  
q ][kD2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n&;JW6VQS  
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。 G=17]>U  
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。 ; D<k  
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。 [#gm[@d,  
下面就是产生这个functor的类: 9/0H,qZc  
*>=tmW;%  
}}TPu8Rl  
template < typename Actor > $GRwk>N  
class do_while_actor 9abUh3  
  { a[~[l k=7  
Actor act; GCN-T1HvA2  
public : L.@$rFhA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} | 9S8sfw  
<h/q^|tZ{  
template < typename Cond > M{24MF   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; n>.@@  
} ; h 8UhrD<:  
u/j\pDl.  
Hu<]*(lK%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I(~([F2  
最后,是那个do_ )4uWB2ZRoi  
0<`qz |_h  
H I|a88   
class do_while_invoker a8T9=KY^  
  { cOP'ql{"  
public : @3c'4O   
template < typename Actor > 5CK\Z'c~!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A_@..hX(  
  { ?Sh]kJ O  
  return do_while_actor < Actor > (act); /W,hOv  
} 0j!<eN=  
} do_; _WWC8?6 U  
3:jxr  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r[Pp[ g-J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3\m !  
最后来说说怎么处理break和continue Lld45Bayb  
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。 ~>>_`;B  
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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