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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #[i3cn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !]?kvf-3e  
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, zvGncjMkC  
+PBl3  
{|$kI`h,3-  
!d 4DTo  
  class filler DI(XB6  
  { w15a~\Qu  
public : 7*K2zu3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (mbm',%-(  
} ; mph9/ %]S  
V(;T{HW&  
3rMi:*?  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +P+h$gQ  
cjtcEW  
16N |  
R'1j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H/*slqL  
ajG_t  
) iV^rLwL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #lik: ?  
G,+3(C  
1fV)tvU$  
+_ 8BJ  
二. 战前分析 %p7onwKq0  
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。 A:4&XRYZY  
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 yzl}!& E  
g0QYBrp  
74NL)|M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [j TU nP  
  /* --------------------------------------------- */ =/xx:D/  
vector < int *> vp( 10 ); O9<oq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;P}007;  
/* --------------------------------------------- */ S&&Q U #  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :_F 8O  
/* --------------------------------------------- */ |}8SjZcQW  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4Wvefq"  
  /* --------------------------------------------- */ sUQ Q/F6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7/KK}\NE  
/* --------------------------------------------- */ JbitRV@a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3me&isKL  
u^i3@JuX  
t+pA9^$[ `  
_V8;dv8  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^R :zma  
1._1, _2是什么? ttB>PTg#  
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。 F.@|-wq&  
2._1 = 1是在做什么? <EE^ KR96  
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。 p<mBC2!%  
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。 wSM(!:on5  
Wwr  
zmu+un"\j  
三. 动工 ] M#LB&Pe  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xh#pw2v7V  
^xScVOdP  
WlW%z(RC  
1`s^r+11:  
template < typename T > 7 +KI9u}-  
class assignment ]Nssn\X7  
  { dK8dC1@,X;  
T value; @.)[U:N  
public : 4hfq7kq7(  
assignment( const T & v) : value(v) {} / $s(OFbi#  
template < typename T2 > eR`Q7]j] -  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +M#}(hK  
} ; %2B1E( r%M  
KLu Og$i  
jS8B:>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k=d0%} `M(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  M_%c9g@x  
1U^KN~!  
i{:iRUC#  
s +qodb+  
  class holder #, 1)@[  
  { SXE@\Afj  
public : sO(4F8cpU  
template < typename T > 0%q H=do6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *XYp~b  
  { oIj -Y`92!  
  return assignment < T > (t); 5'V-Ly)*%  
} 4pelIoj  
} ; q\gbjci  
xsy45az<ip  
@o#Yq n3Y  
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: })?-)fFD  
*WFd[cKE  
  static holder _1; 8TU(5:xJo  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t. (6tL]  
^j10 f$B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JBZ1DZAWC  
而不用手动写一个函数对象。 BnDCK@+|Q  
:>_oOn[_  
!"-.D4*r  
N>Uxq& )!  
四. 问题分析 OjG`s-91&  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 4vvQ7e7  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \I<R.4 9oW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u86@zlzd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .j>MsQP#\C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Rh$+9w  
">20`Mj8  
五. 问题1:一致性 D:z_FNN  
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?| cq3Z}Cp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c9c3o{(6Y  
V\]j^$  
struct holder \j BA4?(S  
  { $ e,r>tgD  
  // @0NWc c+  
  template < typename T > dD~H ft  
T &   operator ()( const T & r) const R?2HnJh  
  { WiQVZ {  
  return (T & )r; Dfc% jWbA  
} C+%eT&OO  
} ; f4F%\ "  
#T{)y  
这样的话assignment也必须相应改动: P|p X F~  
X=lsuKREZ  
template < typename Left, typename Right > v"mZy,u  
class assignment sX3qrRY  
  { ![fNlG!r  
Left l; h+Yd \k  
Right r; ~Eb:AC5  
public : ;volBfv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wi+L 4v  
template < typename T2 > 1w7XM0SHcn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `g)  
} ; \7#w@3*  
W,H=K##6<  
同时,holder的operator=也需要改动: bhbTloCR  
R?/xH=u>  
template < typename T > N`3^:EJL8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o2hZ=+w>  
  { G -K{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); gu~R4 @3  
} ^q0`eS  
P/^@t+KC  
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。 Sl'$w4s   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bmi",UZ:F  
R#8cOmZ  
return l(rhs) = r; #3{}(T7  
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。 v^F00@2I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1LhZmv  
+Wy`X5v  
template < typename Tp > TX@ed  
class constant_t &5bIM>)v  
  { }|N88PN  
  const Tp t; DHuvHK0#  
public : +RR6gAma}<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?*r%*CL  
template < typename T > BA@M>j6d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JKO*bbj  
  { /0Qo(  
  return t; A{k1MA<F6  
} ,Shzew+  
} ; hA1B C3  
YWDgRb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e6tU8`z  
下面就可以修改holder的operator=了 m .(\u?J  
v6Y[_1  
template < typename T > 3O1Lv2)_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Nq\)o{<1  
  { gd#?rc*f<3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H\E%.QIx  
} C.LAr~P  
-MsL>F.]  
同时也要修改assignment的operator() "lC>_A  
qwnVtD  
template < typename T2 > J(maJuY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s|c}9/Xe)  
现在代码看起来就很一致了。 H.C*IL9  
*=v%($~PK6  
六. 问题2:链式操作 :[f[-F  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .3n\~Sn  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 D)l\zs%ie  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Y}s6__  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 UWS 91GN@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +j+ v(-  
.m>Qlh  
template < typename T > q@XJ,e1A  
struct result_1 M.Tp)ig\#  
  { k{b|w')  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4 x4[  
} ; a_{'I6a*,  
S%Ky+0  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O0`ofFN  
YDYNAOThnb  
template < typename T > M2d&7>N  
struct   ref 0.nkh6 ?  
  { Qy4Pw\  
typedef T & reference; K^tc]ZQ  
} ; _?'W30Dg  
template < typename T > g+QIhur  
struct   ref < T &> 0raFb,6l  
  { ;!t?*  
typedef T & reference; WS.g` %  
} ; IuAu_`,Ndi  
w\N\J^5,Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F6Q%<p a  
c'Ibgfx%m  
template < typename T > H_x} -  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eX}aa0  
  { t:P]bp^#  
  return l(t) = r(t);  < ]+Mdy  
} N `fFYO  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =ONM#DxH  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 8@S]P0lk  
=-GxJ PL  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 gV\Y>y4v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?@FqlWz,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 NRT]dYf"z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `ZM$\Q=:  
最后的布局是: QOrMz`OA  
                Add Q2woCx B  
              /   \ _!Tjb^  
            Divide   5 h>cjRH?e  
            /   \ F  Qk  
          _1     3 Df*<3G  
似乎一切都解决了?不。 k&f/f  
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。 K{@xZ)  
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。 5|Z8UzL  
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: VQG$$McJ  
Vmh$c*TE  
template < typename Right > I2SH j6 -  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2g?q4e,  
Right & rt) const 5M5vxJ)Lh  
  { Lz-|M?(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *f>\X[wN  
} 94t`&jZ&|u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Wc!]X.|9*  
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。 &V+KM"Ow  
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。 B3?rR-2mEE  
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。 kw gLK@@%1  
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。 ]vs}-go  
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? [UC_  
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: $o\z4_I  
O`GF |  
template < class Action > e"bzZ!c&~V  
class picker : public Action FeO1%#2<y  
  { Q^3{L\6_  
public : Kr1Y3[iNv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +S-60EN*A  
  // all the operator overloaded `^'fS@VA  
} ; r7R.dD /.  
ANM=:EtP  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 WvfM.D!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: G%>[7]H  
T{m) = (q  
template < typename Right > S^p^) fAmF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rKFnivGT  
  { FkuD Gg~a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K{`R`SXD  
} B9$f y).Gp  
}mIN)o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B]()  
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。 _O'!C!K6  
q 165S  
template < typename T >   struct picker_maker WcY_w`*L  
  { JR15y3 F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YwF&-~mp7n  
} ; 3#dz6+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Cj`~ntMN  
  { i|AWaG)  
typedef picker < T > result; eiyr^Sch.  
} ; |W=-/~X  
w%iw xo   
下面总的结构就有了: }79jyS-e  
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。 'xG J;pY  
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。 'bSWJ/;p)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DQP!e6Of  
至此链式操作完美实现。 s2|.LmC3|B  
p}pd&ut1  
A s}L=2  
七. 问题3 (Sgsy^|N  
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。 ~xsJML  
%Y=r5'6l  
template < typename T1, typename T2 > )`'a1y|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jIrfJ*z  
  {  ,Zb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w2XHY>6];  
} Kb{&a  
s5mJ -  
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: AzZhIhWl">  
r4K9W9 0  
template < typename T1, typename T2 > F!u)8>s+z{  
struct result_2 )8#-IXxp  
  { UF-'(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _D?/$D7u#%  
} ; K\;4;6 g  
Qb>("j~Z  
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? Db*b"/]  
这个差事就留给了holder自己。 L?j<KW  
    HK<S|6B7V  
glU9A39qx?  
template < int Order > G!I5Er0pdy  
class holder; f"*4R kG  
template <> ?Sa,n^b*H  
class holder < 1 > KA{QGaZ/  
  { ]S@T|08b  
public : <X4f2z{T{@  
template < typename T > $!9/s S?  
  struct result_1 ':_gYA  
  { @d|Sv1d%  
  typedef T & result; JBJ?|}5k4c  
} ; G;u~H<  
template < typename T1, typename T2 > U_gkO;s%  
  struct result_2 <bg6k .s  
  { F}meKc?a  
  typedef T1 & result; {v=[~H>bt  
} ; &1^~G0 Rh\  
template < typename T > CPcUB4a%#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~p n$'1Q  
  { er1X Z  
  return (T & )r; *?uUP  
} {c LWum[SY  
template < typename T1, typename T2 > ]:?S}DRG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'sa)_?Hy  
  { *& );-r`.  
  return (T1 & )r1; mdrqX<x'~  
} :PY8)39@K  
} ; Y`-q[F?\y  
p= x &X~  
template <> 1'TS!/ll];  
class holder < 2 > V62lN<M  
  { T8&sPt,f  
public : bZfq?   
template < typename T > IV':sNV  
  struct result_1 w;AbJCv2  
  { Xf7]+  
  typedef T & result; 4s_5>r4  
} ; f8r7 SFwUv  
template < typename T1, typename T2 > `H*mQERb  
  struct result_2 RX?!MDO  
  { Tw` dLK?  
  typedef T2 & result; 2MYez>D  
} ; &1 yErGXC  
template < typename T > a x;<idC}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !~'D;Jh  
  { N z=P1&G'  
  return (T & )r; Oz]$zRu/0  
} #{?RE?nD  
template < typename T1, typename T2 > 7AGUi+!ICl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gC kR$.-E  
  { !m'Rp~t  
  return (T2 & )r2; W}zq9|p  
} RK$(  
} ; wzoT!-_X  
@/$i -?E  
*(]ZdB_2  
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> >。 e(b$LUV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MMD=4;X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ('dbMH\O  
7'{Vh{.  
return l(i, j) = r(i, j); w&VDe(:~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hPgYKa8u  
[fvjvN`  
  return ( int & )i; e6{E(=R[M  
  return ( int & )j; fF9hL3h?)  
最后执行i = j; z" ?WT$  
可见,参数被正确的选择了。 o^owv(  
'`W6U]7>  
]8Xip/uE  
\ZE=WvnhZ  
EaL>~: j  
八. 中期总结 A>FWvlLw'm  
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: .XkVdaX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \&Bdi6xAy  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2<w vO 9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g\IwV+iDf  
U+E9l?4R  
:LdPqFXj  
Rs"G8Q9Q  
m] -cRf)9  
G)Y,*.,  
九. 简化 qFq$a9w|@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +.|RH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j}(m$j'  
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: qss )5a/x.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |~18MW  
  +-*/&|^等 &rX#A@=  
2. 返回引用。 =2} kiLKO  
  =,各种复合赋值等 i*!2n1c[  
3. 返回固定类型。 -g|ji.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) H5:f&m  
4. 原样返回。 L$kB(Brw  
  operator, p7r/`_'|  
5. 返回解引用的类型。 QH,(iX6RY  
  operator*(单目) ~$"2,&  
6. 返回地址。 {c*5 )x!  
  operator&(单目) O(D2F$VlL  
7. 下表访问返回类型。 {I?)ODx7qC  
  operator[] {[L('MH2|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 apfr>L3  
  operator<<和operator>> R*S:/s  
+PKsiUJ|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )E^4U 9v),  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Cz9MXb]B  
o[+t}hC[  
template < typename Left > uxh>r2Xr=  
struct value_return |')PQ  
  { 8VO]; +N  
template < typename T > 6CW5ay_,  
  struct result_1 (hQi {  
  { > '. : Acn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; # h4FLF_w  
} ; :g^ mg-8  
Zzz94`  
template < typename T1, typename T2 > 257$ !  
  struct result_2 K{"hf:k  
  { }N$f=:iI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]yZ%wU9!  
} ; *kYGXT,f]  
} ; i*@PywT"i3  
:XG~AR /  
N0vECk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait > TBXT+  
C_8_sb Z/  
下面我们来剥离functor中的operator() b(Tvc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0 _MtmmL.  
J|%bRLX@>  
return l(t) op r(t) R*6B@<p,i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?2dI8bG  
return op l(t) 5s`r&2 w  
return op l(t1, t2) 8UqH"^9.Q7  
return l(t) op %9Z0\ a)[  
return l(t1, t2) op 7C,giCYU  
return l(t)[r(t)] &vn2u bauS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6ST(=X_C  
NMf#0Nz-  
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: ()O&O+R|)  
单目: return f(l(t), r(t)); zp<B,Ls  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QHf&Z*Xtl  
双目: return f(l(t)); .8!\6=iJB  
return f(l(t1, t2)); q^Oj/ws  
下面就是f的实现,以operator/为例 B%MdJ D>  
oZ d3H  
struct meta_divide Vd  d  
  { &r4|WM/ec  
template < typename T1, typename T2 > 0gaHYqkA>}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =W:=}ODD  
  { qIsf!1I?  
  return t1 / t2; Rb& 9!z  
} 1PUZB`"3  
} ; o.0tD  
*q k7e[IP  
这个工作可以让宏来做: f(~N+2}  
Y7r;}^+WY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8B?U\cfa^  
template < typename T1, typename T2 > \ 2bG3&G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LSJ.pBl\X  
以后可以直接用 'hs4k|B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) OoH-E.lp  
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 *URT-+'  
(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。。。) 'o#oRK{#  
Rk3 bZvj3  
9,`i[Dzp  
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 PE4 L7  
BO G.[?yx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .7g h2K  
class unary_op : public Rettype \WE&5 9G  
  { 3-{BXht)  
    Left l; DR}I+<*%aD  
public : &|#[.ti1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y'i yfnk  
52tc|j6~#  
template < typename T > rD SYR\cg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eDZ8F^0  
      { FrXP"U}Y  
      return FuncType::execute(l(t)); =zK4jiM1  
    } Zdqm|_R[  
K8X7IE  
    template < typename T1, typename T2 > $a*7Q~4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @GQfBV|3  
      { `HXv_9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s~A-qG>  
    } )PP yJ@M  
} ; HC6U_d1-6  
W?.469yy  
QTi@yT:  
同样还可以申明一个binary_op D`a6D  
.k]`z>uv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6Lq`zU^  
class binary_op : public Rettype H dqB B   
  { xyk%\&"7  
    Left l; U`qC.s(L  
Right r; FDLo|aP/v  
public : .b3h?R*&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G^k'sgy.  
jL\j$'KC  
template < typename T > rC^ 5Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :C} I6v=  
      { x:MwM?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T:@6(_Z  
    } .h=n [`RB  
N<:c*X  
    template < typename T1, typename T2 > h8`On/Ur_8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A,<5W }  
      { mufGv%U2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M\m:H3[  
    } ;^xM" {G8  
} ; u>fMO9X} 2  
6U*CR=4  
DlUKhbo$g  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8)1q,[:M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 , yltt+ e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (`dz3 7@*  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 UF!qp  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z|n|gxe  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 x!_5 /  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y<FC7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _gqqPny4$  
下面是修改过的unary_op MT~^wI0a  
(a_bU5)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QGuqV8 y0  
class unary_op MWv@]P_0p!  
  { l{dsm1#W~  
Left l; ) 1AAL0F\B  
  n\((#<&  
public : wPM>-F  
T5u71C_wmt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} EN2t}rua  
\PxT47[@e  
template < typename T > [y9a.*]u/@  
  struct result_1 H}kZ;8  
  { Xb%Q%"?~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [L+*pW+$\.  
} ; 3UUdJh<~  
`Jc/ o=]  
template < typename T1, typename T2 > 'd$RNqe  
  struct result_2 H\Qk U`b  
  { &'>m;W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MMFg{8  
} ; \~*<[.8~  
D:Q#%wJ  
template < typename T1, typename T2 > [bHm-X]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W:<2" &7  
  { A?HDY_u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IrRy1][Qr  
} SLP $|E;  
9*j"@Rm  
template < typename T > t_I-6`8o]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n.N0Nhd  
  { W!el[@  
  return OpClass::execute(lt(t)); b/.EA' /  
} 9ox5,7ZQ  
Y_$!XIJ4  
} ; W{JR%Sq$  
l{rHXST|  
HHyN\  
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 ;(E]mbV'=  
好啦,现在才真正完美了。 xPF.c,6b4=  
现在在picker里面就可以这么添加了: q\P{h ij  
uuHs)  
template < typename Right > 8}oe))b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const P<1&kUZL  
  { G| &$/]~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +tkm,>s  
} Wf:X) S7  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 'U@Ep  
Rz>@G>b:  
fCb&$oRr!  
y\6C9%.  
N}z]OvnZH  
十. bind 5#_GuL%  
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。 sAX4giaLD  
先来分析一下一段例子 bneP>Bd  
$\oe}`#o  
IH=%%AS  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Jk<b#SZ[b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [mUC7Kpi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 jRk1Iu|7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 F%ukT6xp  
我们来写个简单的。 *~#`LO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,mp^t2  
对于函数对象类的版本: -oju-gf K  
!M6Km(>  
template < typename Func > `+(JwQC4  
struct functor_trait oXwcil  
  { noWwX  
typedef typename Func::result_type result_type; d m83YCdL  
} ; pR:cnkVF  
对于无参数函数的版本: _A$V~Hp9q  
gepYV}  
template < typename Ret > fxD|_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ag]Hk %  
  { ]waCYrG<sY  
typedef Ret result_type; "Bn]-o|r  
} ; @:u2{>Yl  
对于单参数函数的版本: ~:4Mf/Ca  
7:)$oH  
template < typename Ret, typename V1 > wqn }t]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X2('@Yh  
  { N;av  
typedef Ret result_type; ;cZ]^kof  
} ; (@*#Pn|A  
对于双参数函数的版本: ~o/e0  
s9YP =)I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x6~`{N1N M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (XA]k%45  
  { [~rBnzb  
typedef Ret result_type; (/_Z^m9   
} ; ,OO0*%  
等等。。。 | )R{(AK-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cM+s)4TPL  
DvXbbhp  
template < typename Func > h3L{zOff  
struct func_return N|WR^MQD  
  { %xI,A'#  
template < typename T > wkZ}o,{*:  
  struct result_1 n&uD=-  
  { 8h7z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 9/S-=VOe.t  
} ; >&N8Du*[  
"(#]H;!W  
template < typename T1, typename T2 > fNaS?tV)  
  struct result_2 owc#RW9 7  
  { hAp<$7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }Pe0zx.Ge  
} ; [2cG 7A  
} ; H<YS2Ed  
fg1["{\  
w;Na9tR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Obu>xK(  
h"G#} C]  
template < typename Func, typename aPicker > p1L8g[\  
class binder_1 <}$o=>'  
  { GoNX\^A  
Func fn; q\g|K3V)  
aPicker pk; pTlNJ!U>  
public : vrD]o1F  
Cuq=>J  
template < typename T >  Ju#t^P  
  struct result_1 mmG+"g$|  
  { rOu7r4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hqVFb.6[  
} ; lclSzC9  
R1X{=ct  
template < typename T1, typename T2 > |Tp>,\:5  
  struct result_2 }?=$?3W  
  { 4b B)t#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0XBv8fg  
} ; o'Byuct  
/=}w%-;/;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }Q?, O  
0a??8?Q1G  
template < typename T > V!F# ek:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6WQT,@ ?  
  { ljTnxg/? W  
  return fn(pk(t)); 0[JJ  
} !A )2<<4  
template < typename T1, typename T2 > p#UrZKR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ) )q4Rh  
  { [kIiKLX  
  return fn(pk(t1, t2)); B6&;nU>;  
} Y9)uy 8c  
} ; 6.| {l8%r  
]4m;NId  
>i%{5d  
一目了然不是么? |#);^z_  
最后实现bind r(W=1e'  
) N*,cTE  
'a`cK;X9F  
template < typename Func, typename aPicker > x t7ZrT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x roo_  
  { RCSG.*%%I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '`#sOH  
} Nv@SpV'  
r%*,pN7O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]Z?y\L*M-  
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。 !=7 (3< ?  
-\OvOkr  
十一. phoenix _yi`relcq-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SW!lSIk  
U_t[J|  
for_each(v.begin(), v.end(), Cku#[?G  
( b*w@kLLN  
do_  uIOnP  
[ \wR $_X&  
  cout << _1 <<   " , " F<K;tt  
] @N,(82k  
.while_( -- _1), % ~eIx=s  
cout << var( " \n " ) YIjY?  
) WrB:)Q(8=  
); CatbEXO  
J:<mq5[  
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: cZB?_[Cp  
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 l`S2bb6uMR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 km@V|"ac _  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d??;r:  
#NU@7Q[4  
0_F6t-  
template < typename Cond, typename Actor > wKxw|Fpn  
class do_while gEghDO_G  
  { RLy(Wz3%  
Cond cd; )ry7a .39b  
Actor act; d}@b 3   
public : U"nk AW  
template < typename T > `fTH"l1zn  
  struct result_1 {)V!wSi  
  { Q=YIAGK  
  typedef int result_type; %.k~L  
} ; in-|",O`Z  
_"_ 21uB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~e|RVY,  
k P]'  
template < typename T > /g/]Q^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (*~'#k  
  { $('"0 @fg  
  do /!7    
    { .r ,wc*SF  
  act(t); |7Dc7p"D  
  } 8jBrD1  
  while (cd(t)); t QR qQ  
  return   0 ; k^VL{z:EWB  
} '80mhrEutG  
} ; pc/x&VY%  
o,r72>|  
%C[#:>'+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;$nCQ/ /  
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。 ^LI\W'K  
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。 0r_3:#Nn  
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。 ~,^pya  
下面就是产生这个functor的类: :)9CG!2y<M  
X%C`('"R  
nYsB^Nr6  
template < typename Actor > g5& ZXA  
class do_while_actor wI5(`_l{G  
  { 14~#k%zO(  
Actor act; t.rlC5 k  
public : nyoLrTs{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q1^bH 6*fl  
HfOaJ'+e<  
template < typename Cond > ;W 3#q:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; /wi*OZ7R  
} ; 2%?Kc]JY9  
Lo<WK  
d[F3"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。 7_9^nDU  
最后,是那个do_ SuR+Vv  
lRANXM  
9oj#5Hq  
class do_while_invoker ).32Im!;#R  
  { 2^X<n{0N)  
public : f8?hEa:js  
template < typename Actor > SgWLs%B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6ys|'<?  
  { RRb>]oD  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1rIL[(r4  
} wzj :PS  
} do_; t`- [  
1f+z[ad&^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v8"Zru  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r0Zj'F_e  
最后来说说怎么处理break和continue ;S9 z@`a.  
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。 kmg/hNtN  
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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