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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B<0lif|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W?6RUyMC$T  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, lJU[9)Q_  
i$%V)pH~F  
;dPLi4=o  
Ay56@_d2  
  class filler i<@|+*>M  
  { Z/_RQ q   
public : L[O+9Yh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -2Ub'*qK  
} ; C w$y  
K-#Rm%J+Wy  
lI&0 V5  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: T1e}WJbFE  
DrB=   
&}P62&  
!{ )H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M)|}Vn;!  
,:;_j<g`e  
xQ$*K]VP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w>m/c1  
q@^=im  
e|{6^g<ru  
Xw![}L >  
二. 战前分析 cFuvi^n\  
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。 6lZhV[~Z/  
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\fc 4  
.|o7YTcR:  
zIm$S/Qe*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `FmI?:Cv  
  /* --------------------------------------------- */ 6BMRl%3>Z  
vector < int *> vp( 10 ); P/ug'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A\ LTAp(I  
/* --------------------------------------------- */ |'a5n h!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -M(:z  
/* --------------------------------------------- */ ? ZN8Ku  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J6f;dF^  
  /* --------------------------------------------- */ }l_) d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rb,&i1  
/* --------------------------------------------- */ *8MU,6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D5U\~'{L  
ogQbST  
4} =]QQoE  
dIK!xOStA  
看了之后,我们可以思考一些问题: RL>[t  
1._1, _2是什么? Uu3[Cf=C  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 u2BVQ<SA  
2._1 = 1是在做什么? B8C"i%8V)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ZpWG  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 X,gXgxP\  
j@ =n|cq  
'2# O{  
三. 动工 am@\$Sa4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i12iB+q  
#t{?WkO[  
Q=>@:1=  
s%p(_pB  
template < typename T > JQ0KXS Nr  
class assignment YK_a37E{F  
  { LQR9S/?Ld  
T value; p+yU!Qj  
public : dGHRHXi  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ag}>gbz~G  
template < typename T2 > 8)M . W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^i@tOtS  
} ; T!J\Dm-  
f<y""0L9  
,qaIdw[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -a/5   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D'A)H  
y"P$:l  
.F> c Z,  
qzmY]N+w|  
  class holder 8=<d2u'  
  { t7R;RF  
public : $s?q>Z)  
template < typename T > @8DA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x'n J_0  
  { 2uU~$7~N  
  return assignment < T > (t); 8th G-  
} ZW*"Kok  
} ; >\KBXS}  
a0y;c@pkO  
5\qoZs*e  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 1C'lT,twl  
L?0dZY-"  
  static holder _1; &]uhPx/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,mjwQ6:Ny  
.GkH^9THP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xS*f{5Hr8  
而不用手动写一个函数对象。 &OWiA;e?f  
FFP>Y*v(  
z <s]Z  
pbju;h)O!|  
四. 问题分析 J/ <[irC  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 E!jM&\Zj  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?][Mv`ST  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |A}E/=HPU  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 pSc<3OI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vek9. 4! ]  
>fQ-( io  
五. 问题1:一致性 }1Q]C"hY  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &Zq43~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I gA0RY1  
EPdR-dC^wE  
struct holder @S<=Okrlj  
  { D4;V8(w=#  
  // ]\*g/QV  
  template < typename T > ym<G.3%1  
T &   operator ()( const T & r) const Z2hRTJJ[A  
  { NDCZc_  
  return (T & )r; Bd)Qz(>rw  
} ?%B%[u  
} ; G^j/8e  
bL{wCo-Y  
这样的话assignment也必须相应改动: ^;Ap-2Ww  
YVqhX]/   
template < typename Left, typename Right > O_(/uLH  
class assignment [ @&  
  { p@>_1A}qh_  
Left l; uppA`>  
Right r; #ZF|5 r +  
public : *\:u}'[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :] {+ 3A  
template < typename T2 > 9cX ~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @yS  
} ; r|6S&Ia>  
zVJ wmp^  
同时,holder的operator=也需要改动: !<@k\~9^D  
uRwIxT2  
template < typename T > {i`BDOaL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const EZE/~$`3   
  { V+cHL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w6v P a  
} p\1[cz)B  
/dh w~|  
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。 pH'#v]"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bU(t5 [  
U!^\DocAY  
return l(rhs) = r; fMI4'.Od  
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。 W UDQb5k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cYmMO[4YG'  
3($%AGKJ  
template < typename Tp > :Y ~fPke  
class constant_t IHMZE42  
  { RY&Wvkjh  
  const Tp t; ;' YM@n  
public : 1k3wBc 5<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} * t{A=Wk  
template < typename T > &*/8Ojv)9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E(>RmPP=7  
  { [:TOU^  
  return t; Bp>%'L  
} L]9uY  
} ; *5.s@L( VU  
xSug-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OGrp {s  
下面就可以修改holder的operator=了 cAV9.VS<L  
2*F["E  
template < typename T > n3jA[p:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x]XhWScr '  
  { e*Sv}4e=.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &ZClv"6  
} {&,a)h7&  
>}43MxU?  
同时也要修改assignment的operator() V[uB0#Lp  
\y"!`.E7\d  
template < typename T2 > TOeJnk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c+ Ejah+  
现在代码看起来就很一致了。 `2Ju[P  
w*uHB;?  
六. 问题2:链式操作 G6]M~:<i  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 N9Y,%lQ|B8  
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。 Dwe_ytjpc  
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。 "Z#97Jc+J  
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。 w91{''sK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `BdZqXKG  
n!~{4 uUW  
template < typename T >  9 k)?-  
struct result_1 oslV@v F  
  { IM7k\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0bzD-K4WVd  
} ; 6Z\[{S];  
$._p !,<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ;.'2ZNt2  
v%VCFJ  
template < typename T > LK)0g4{  
struct   ref /E@LnKe  
  { #3f\,4K5  
typedef T & reference; o{(-jhR  
} ; Z; r}G m  
template < typename T > tE/j3  
struct   ref < T &> 'd D d9  
  { ~^UQw? ;  
typedef T & reference; O\q|b#q}/  
} ; p>96>7w  
ac p-4g+j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %19TJn%J$  
e(@YBQ/Z  
template < typename T > ahU\(=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !6'j W!  
  { +D& W!m  
  return l(t) = r(t); s,\!@[N  
} K)`, |q* \  
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。 X48Q{E+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A?06fo,  
l[fU0;A  
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 9(dbou  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .-k\Q} D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o;7!$v>uK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J'sVT{@GS  
最后的布局是: ^!3Sz1  
                Add ]HgAI$aA,  
              /   \ !rlN|HB  
            Divide   5 vClD)Ar  
            /   \ l Ztq_* Fl  
          _1     3 (@vu/yN  
似乎一切都解决了?不。 n"Ot'1yr  
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。  I@08F  
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。 ]6v6&YV  
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: N5Eb.a9S  
9?:SxI;v  
template < typename Right > =P!SN]nFeP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wv|:-8V  
Right & rt) const 5 S$*YRp  
  { 4(B{-cK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?{mFQ  
} N1jj\.nB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %u-l6<w# R  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #*:y2W%H  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 nzmv>s&UW  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w&8gA[y*u  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 {n2mh%I  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? !G.)%+Z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~Y<x-)R  
{e/Qs|a R  
template < class Action > 2_6x2Ia4  
class picker : public Action Z)Nl\e& M  
  { ~9#\+[ d_  
public : +O`0Mc$%'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CaX&T2(  
  // all the operator overloaded H,9e<x#own  
} ; ;,}tXz  
J GnL[9P_  
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。 A_6b 4T  
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: lwIU|T<4  
/m%i"kki  
template < typename Right > {<5rbsqk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const i|0H {q  
  { x3xBl_t  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HA&][%^  
} eVL'Ao&Ho  
a*o#,T5A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v?F~fRH  
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。 ^CX=<  
x>m_ v  
template < typename T >   struct picker_maker MQ9 9fD$  
  { @x3x/g U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y)X1!3~(  
} ; Ho9 a#9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /xj^TyWM  
  { hVo]fD|W  
typedef picker < T > result; Jf{6'Ub  
} ; f5<qF ]Y/  
C vfm ,BL  
下面总的结构就有了: v@TP_Ka  
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。 5rK7nLb  
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。 w0(A7L:L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6 6WAD$8$  
至此链式操作完美实现。 V6)\;c  
fT9$0:eO  
#G%[4.$n.  
七. 问题3 ORHs1/L`j  
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。 J=|PZ2"  
. S4Xw2MS  
template < typename T1, typename T2 > {{w5F2b((%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gBGUGjVj  
  { ^cB83%<Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :t+XW`eQR:  
} MgyV {`  
ZE863M@.  
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: T+7-6y+ d  
4Ynv=G Qz  
template < typename T1, typename T2 > u+"3l@Y#  
struct result_2 J24<X9b  
  { bII pJQ1.[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Xg E\q  
} ; RuSKJ,T:9  
' ^L|}e  
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? .6z8fjttOC  
这个差事就留给了holder自己。 ~{lSc/SP|  
    D#R5G   
qC]6g  
template < int Order > P0,@#M&  
class holder; Lq<#  
template <> Ib3n%AG  
class holder < 1 > 1S .~Vh0Q,  
  { T9N][5\  
public : yXyL,R  
template < typename T > Wv!#B$J~U  
  struct result_1 q9 !)YP+w  
  { <=2\xJfxB  
  typedef T & result; ~Ry?}5&:  
} ; FY1 >{Bn  
template < typename T1, typename T2 > 9cQZ`Ex  
  struct result_2 5'=\$Ob  
  { [vCZoG8+>  
  typedef T1 & result; k'Is]=3  
} ; vJTdZ p  
template < typename T > 6jz6   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xe9E</M_  
  { SbS*z:  
  return (T & )r; VrDSN  
} .)J7 \z8m  
template < typename T1, typename T2 > ;Qe-y|>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wj$l 093  
  { 2loy4f  
  return (T1 & )r1; h$ ]=z\=  
} l12Pj02w  
} ; +P YX.  
/,#HGu]q'  
template <> H&0dc.n~.  
class holder < 2 > KWwEK]   
  { }t5-%&gBY0  
public : ?}p~8{ '  
template < typename T > .yK~FzLs  
  struct result_1 R]L$Ld< ij  
  { = cQK^$6(  
  typedef T & result; uW4 )DT9[5  
} ; ,i0Dw"/u  
template < typename T1, typename T2 > PX!$w*q  
  struct result_2 gt]k#(S  
  { ZbBz@1O  
  typedef T2 & result; !' ;1;k);  
} ; R#QOG}  
template < typename T > (@wgNA-P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EyU5r$G  
  { I'W`XN  
  return (T & )r; l;F\s&^  
} m/M=.\]  
template < typename T1, typename T2 > Gs`[\<;LI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ",&^ f  
  { d'p]F~a  
  return (T2 & )r2;  \_GG6  
} 7I\qEr57  
} ; {nQ?+o3  
5pC+*n.  
aL?+# j^"  
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> >。 /?(\6Z_A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 47<fg&T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R -#40  
.5?e)o)  
return l(i, j) = r(i, j); 0Ncx':]5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |j2b=0Rpk  
'BUix!k0<  
  return ( int & )i; (%N=7?  
  return ( int & )j; !]#@:Z  
最后执行i = j; TPE1}8p17  
可见,参数被正确的选择了。 R_JB`HFy=  
VK)vb.:  
_mBFmXHHS$  
Z+8Q{|Ev  
kJP` C\4}f  
八. 中期总结 A[7\!bq5  
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: p"'knZ G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U!y GZEU"[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;,WI_iP(w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O%H c%EfG  
Qk5pRoL_  
'sII/sq`(  
W{@,DQ  
e@j&c:p(Y  
6VUkZKc  
九. 简化 W%&gvZre.  
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。 NUN~T (  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 frh!dN  
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: '?gF9:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Qq7%{`< }  
  +-*/&|^等 ]?un'$%e  
2. 返回引用。 >IT19(J;A  
  =,各种复合赋值等 UR{OrNg*  
3. 返回固定类型。 [}+h86:y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y| dw>qO  
4. 原样返回。 4lp9 0sa  
  operator, D*_Z"q_B  
5. 返回解引用的类型。 &eA!h  
  operator*(单目) " J4?Sb<  
6. 返回地址。 d~QZc R  
  operator&(单目) z JBcz,  
7. 下表访问返回类型。 +<})`(8  
  operator[]  gl$}t H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  9M]%h  
  operator<<和operator>> Jn\@wF9xd  
>?L)+*^  
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。 D!g \-y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7;8DKY q  
[Dq@(Q s'  
template < typename Left > hJc^NU5  
struct value_return (ah^</  
  { {SRv=g  
template < typename T > Efa3{ 7>{  
  struct result_1 ABIQi[A  
  { LlF|VR&P.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #;(Q \  
} ; F'^y?UP[  
`Q1;Y  
template < typename T1, typename T2 > h 7/wkv\y9  
  struct result_2 "KHe6otmi_  
  { I9ZJ"29  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j>I.d+   
} ; s$3WJ'yr  
} ; e~1$x`DH  
77/j}Pxh  
=XhxD<kI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S=zW wo$  
Ly_.% f  
下面我们来剥离functor中的operator()  qDK\MQ!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cx_$`H  
V9\y*6#Y,  
return l(t) op r(t) !h.bD/? K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u-k!h  
return op l(t) lHc|: vG?  
return op l(t1, t2) 4 yDWVd;  
return l(t) op KB`">zq$u  
return l(t1, t2) op 8(@ Y@`/  
return l(t)[r(t)] '-2|GX_o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Cj10?BNV)  
8h{;*Wr-  
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: 1\LK[tvh  
单目: return f(l(t), r(t)); @tfatq+q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /I@`B2  
双目: return f(l(t)); Y{`hRz`  
return f(l(t1, t2)); aSM S uX8  
下面就是f的实现,以operator/为例 3;er.SFu{  
+rOfQ'lQ  
struct meta_divide btDPP k'  
  {  B@K =^77  
template < typename T1, typename T2 > {SJnPr3R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rhH !-`m  
  { M1,1J-h  
  return t1 / t2; Aw,#oG {N  
} f eA(Rj  
} ; +V,Ld&r  
pP^"p"<s  
这个工作可以让宏来做: <=gf|(  
a-Ne!M[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3IYbgUG  
template < typename T1, typename T2 > \ rrc>O*>{i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *<l9d  
以后可以直接用 #(dERET*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F m$;p6&j  
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 tKLAA+Z  
(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。。。) be(p13&od  
|>Wi5h{6X  
Y6ORI  
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 M^?=!!US^  
qy,X#y'FuE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VK/i5yT5N  
class unary_op : public Rettype Y^ ti;:  
  { -FW'i10\2+  
    Left l; nOdAp4{:q%  
public : >vk?wY^f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9 Xx4,#?  
S+M:{<AR  
template < typename T > n||!/u)*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <^YZ#3~1T  
      { 3@^b's'S|}  
      return FuncType::execute(l(t)); !k0t (.  
    } A]%hM_5s  
E?^A+)<"  
    template < typename T1, typename T2 > nk+*M9r|I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xyaU!E*  
      { SO}en[()O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z<~^(W7h  
    } Nbm=;FHB`  
} ; c[E>2P2-_  
MnT+p[.  
jY8u1z  
同样还可以申明一个binary_op h| ]BA}D  
+{/*P 5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SPY4l*kX  
class binary_op : public Rettype f')3~)"  
  { iT"H%{+~  
    Left l; @V5'+^O  
Right r; G[[NDK  
public : K)n0?Q_>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pgU4>tyD  
9KLhAYaq  
template < typename T > }dSxrT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bcy( ?(  
      { j,CMcP7A -  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Mb[4G>-v=  
    } PdD| 3B&  
yi9c+w)b  
    template < typename T1, typename T2 > H=k`7YN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $[-{Mm  
      { C%+>uzVIw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `A o;xOJ  
    } 8L}N,6gC4_  
} ; $N`uM  
?FRQ!R  
fl18x;^I  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 u#m(Py  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dk9nhS+faJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4uUR2J  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 )B' U_*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! # pz{,  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ofA6EmQ37  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 r]vD]  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) : j m|)  
下面是修改过的unary_op 3((53@s98  
5`3f"(ay/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .5m^)hi  
class unary_op ^. i;,  
  { M B,P#7|  
Left l; 07dUBoq  
  PX1Scvi  
public : dLek4q `l  
6uH1dsD  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7J%v""\1!  
o ) FjWf;  
template < typename T > FE/2.!]&o  
  struct result_1 8Bnw//_pT  
  { ^D0BGC&&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "@[xo7T  
} ; .W+ F<]r  
WPM<Qv L  
template < typename T1, typename T2 > XU#nqvS`.  
  struct result_2 ^(0tNX/XD  
  { OWK)4[HY(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \T_?<t,UT  
} ; ?JD\pYg[/  
!u#o"e<qh  
template < typename T1, typename T2 > It\o b7n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {M?!nS6t  
  { db!2nImNu\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T7.u7@V2  
} `|^<y.-6  
E4'D4@\W  
template < typename T > '#.:%4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B&m?3w  
  { 6YZ&>` a^  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,b@0Qa"  
} /m;w~ -N  
Vy:ER  
} ; NB&u^8b  
| We @p  
e-o s0F  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1*x4T%RF$  
好啦,现在才真正完美了。 +Hb6j02#  
现在在picker里面就可以这么添加了: G\H@lFh  
@$79$:q N  
template < typename Right > (t9qwSS8z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^~5tntb.  
  { 7,e=|%7.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >~$ S!  
} .6 E7 R  
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。 AMYoSc  
A_%}kt (6  
t@/r1u|iq  
5Wi5`8m  
]~(Ipz2NP  
十. bind ZH%[wQ~4  
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。 =fHt|}.K  
先来分析一下一段例子 8}Y( @ %4  
b}$m!c:<8  
Te> 7I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} yg2~qa:dZ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 y( MF_'l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CFZ= !s)B  
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。 zF]hf P0Q  
我们来写个简单的。 |l ~BdP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $}k"wI[  
对于函数对象类的版本: JPUDnPr  
;8g#"p*&  
template < typename Func > ){>;eky  
struct functor_trait ~pj9_I  
  { US7hKNm.  
typedef typename Func::result_type result_type; _jZDSz|Yb  
} ; Q$,8yTM  
对于无参数函数的版本: nwN<Q\]S  
KX<RD|=  
template < typename Ret > jVRd[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X2i<2N*@  
  { eS@RA2  
typedef Ret result_type; mc(&'U8R0I  
} ; -r-`T s  
对于单参数函数的版本: \lR~!6:  
=WEfo;  
template < typename Ret, typename V1 > ;gm){ g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > & ,&+/Sr11  
  { @R2|=ox  
typedef Ret result_type; \hM6 ykY-  
} ; >uOc#+5M.  
对于双参数函数的版本: >M:5yk@  
4g1u9Sc0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K)Db3JIIk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fJE ki>1  
  { ooZ7HTP|  
typedef Ret result_type; $z mES tcm  
} ; il-&d]AP  
等等。。。 5Ll[vBW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LwGcy1F.  
x2ol   
template < typename Func > }UGPEf\  
struct func_return J*U(f{Q(  
  {  74Q?%X  
template < typename T > g>im2AD+e  
  struct result_1 ^1cqx]>E  
  { Y5MHd>m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~hvhT}lE  
} ; :za!!^  
{ J0^S  
template < typename T1, typename T2 > !)9zH  
  struct result_2 L8j,?u#  
  { +&?VA!}.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iD(K*[;lc  
} ; #Y18z5vo  
} ; z|b4w7 I  
&6\rKOsn  
y ph  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p[o2F5 T2  
#^v5Eo  
template < typename Func, typename aPicker > 3mJHk<m8T  
class binder_1 ]owH [wvX  
  { A:NY:#uC  
Func fn; >Le mTr  
aPicker pk; Dea;9O  
public : F'#3wCzt  
. t3@86xTJ  
template < typename T > [#Yyw8V#<  
  struct result_1 v l*RRoJ  
  { S,8zh/1y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FD@! z :  
} ; k2@IJ~  
P! O#"(r2]  
template < typename T1, typename T2 > K0E ;4r  
  struct result_2 |;_ yAL  
  { 1QN]9R0`#7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W.67, 0m$  
} ; &1[5b8H;+  
Xl aNR+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]52_p[hZ}<  
B\=&v8  
template < typename T > FFQF0.@EBi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #* Hhe>  
  { gvU6p[D  
  return fn(pk(t)); +.R-a+y3  
} 8EE7mEmLH  
template < typename T1, typename T2 > 3Q]MT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q@!:<Ra,){  
  { b]Y,& 8}[+  
  return fn(pk(t1, t2)); )T3wU~%  
} v[|iuOU  
} ; 9]YmP8  
n)=&=Uj`f  
\D[BRE+  
一目了然不是么? vB Jva8;Q  
最后实现bind 16+@#d%#p  
K7l{&2>?  
l1:j/[B=  
template < typename Func, typename aPicker > /.?\P#9)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) DuE>KX{<!R  
  { )3 r1; ^W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); d}=p-s.GA  
} zm}1~A  
.U3p~M+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g&bO8vR=  
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@1,19  
p&\uF#I;  
十一. phoenix B 3h<K}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m,KY_1%M  
vP?yl "U  
for_each(v.begin(), v.end(), M`<D Z<:<  
( -?(RoWv@X&  
do_ wLO/2V}/  
[ Qm-P& g-  
  cout << _1 <<   " , " gky_]7Av  
] 'IP!)DS  
.while_( -- _1), 5a`}DTB[Co  
cout << var( " \n " ) D[r  
) btY Pp0o~  
); < 9MnQ*@  
9C.cz\E  
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: /f[_]LeV]  
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 8vRiVJ8QS:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lrE0)B5F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M,@SUu v"  
O92Yd$S  
b?$09,{0  
template < typename Cond, typename Actor > /LD*8 a  
class do_while <D^x6{}  
  { %;5hHRA  
Cond cd; st2>e1vg  
Actor act; e&5K]W0{  
public : hJ<2bgQo  
template < typename T > @CmxH(-i-  
  struct result_1 7S`H?},sR  
  { qcot T\rq  
  typedef int result_type; a#IJ<^[8  
} ; kC0!`$<2f)  
(+_J0i t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} vy#(|[pL{  
f+6l0@K2  
template < typename T > p(G?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uS'ji k}  
  { %)D7Dr  
  do fUL"fMoU  
    { f3>/6 C  
  act(t); ,2`d3u^CW  
  }  {5udol5?  
  while (cd(t)); W24bO|>D  
  return   0 ; ~roHnJ>  
} k +Oq$Pi  
} ; z!+<m<  
a}K+w7VY\  
l)8V:MK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -?RQ%Ue  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 s]iOC6v  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 @_Zx'mTI  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,ln uu  
下面就是产生这个functor的类: O5Lv :qAa  
; ]Aa  
YiTp-@$}  
template < typename Actor > t}7wR TG  
class do_while_actor m}9V@@  
  { DR /)hAE  
Actor act;  vt N5{C  
public : >I?Mi{'a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Bkc-iC}F  
XV>6;!=E  
template < typename Cond > 4m*(D5Y=|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $<4Ar*i  
} ; wM)w[  
I[UA' ~f  
k%g xY% 0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J [ H?nX9  
最后,是那个do_ r!^\Q7  
}dUC^04  
i!3KG|V  
class do_while_invoker _kHpM:;.  
  { C]fTV{  
public : )^N8L<   
template < typename Actor > VK;x6*Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0UJ`<Bfd  
  { [,^dM:E/  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3 ms/v:\  
} $kma#7  
} do_; 7]%il[  
(;&?B.<\:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R3n&o%$*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y:,R7EO{!  
最后来说说怎么处理break和continue p2vBj.*J  
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。 a*j <TR  
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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