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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3.y vvPFEM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q^")jPd  
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, gg2( 5FPP  
fz "Y CHe  
H qx-;F~0  
)Pv%#P-<  
  class filler =T7.~W  
  { >^3i|PB  
public : Zj'9rXhrM1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RZTiw^  
} ; X"eYK/7  
l.M0`Cn-%  
qJ-/7-$ ^  
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: jnwu9PQ  
|2A:eI8 ^  
[Y`W  
)vlhN2iv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G 01ON0  
,eS)e+yzc2  
=7UsVn#o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Tw<q,O  
S3J^,*'  
I7 ]8Y=xf  
kyV8K#}%8  
二. 战前分析 Tp2.VIoQ=  
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。 #KvlYZ+1  
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 #AY&BWS$  
RxQ*  
|Y.?_lC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %(Icz ?  
  /* --------------------------------------------- */ h{qgEIk&  
vector < int *> vp( 10 ); Q,Eo mt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +kD R.E:  
/* --------------------------------------------- */ o2ECG`^b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N2o7%gJw  
/* --------------------------------------------- */ @O~pV`_tD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); .6J$,.Ig  
  /* --------------------------------------------- */ # f\rt   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A@u@ift  
/* --------------------------------------------- */ !()Qm,1u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "J1 4C9u   
~.|_RdN  
h2QmQ>y"  
Dt1jW  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7}mFL*  
1._1, _2是什么? 8 FhdN  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 B-mowmJ3dg  
2._1 = 1是在做什么? xyxy`qRA  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M3au{6y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 G+m }MOQP7  
!n%j)`0M  
[fy LV`  
三. 动工 [N'h%1]\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Alq(QDs  
V VCZ9MVJ  
X wtqi@zlE  
v` r:=K  
template < typename T > mp3s-YfRc  
class assignment & nK<:^n  
  { "wc<B4"  
T value; {c0`Um3&>  
public :  AOx[  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6MI8zRX  
template < typename T2 > @j/&m]6%-D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i@'dH3-kO  
} ; K,UMqAmk  
z?//rXuO  
fXB0j;A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :gC#hmm^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {GUF;V ^  
WF"k[2  
ch]29  
aQ~s`^D  
  class holder %XTI-B/K  
  { XfmwVjy  
public : DTs;{c  
template < typename T > !&\INl-Z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l;V173W=&  
  { .e5Mnd%$M  
  return assignment < T > (t); R\[e!g*I  
} 3!]rmZ-W  
} ; L!xi  
NgPk&niM  
s$j,9uRr  
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: &6VnySE?  
P*j|.63  
  static holder _1; OneY_<*a<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |sE'XT4ag  
T>W,'H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +N U G  
而不用手动写一个函数对象。 p`qgrI`  
9pfIzs su3  
~P-mC@C  
>A"(KSNL  
四. 问题分析 FS.L\MjV]U  
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。 9\(| D#  
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。 QMm%@zH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pA4xbr2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4*;MJ[|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 s eJ^s@H5l  
GM<9p_ B  
五. 问题1:一致性 8&dF  
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?| j?QDR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 owv[M6lbD  
YS_; OFsd  
struct holder A=0'Ks  
  { a 1*p*dM#  
  // f|(M.U-  
  template < typename T > BMf@M  
T &   operator ()( const T & r) const dj%!I:Q>u  
  { M',?u  
  return (T & )r; 2X&qE}%k S  
} hi[pVk~B)  
} ; q5S9C%b  
\'j|BJ~L f  
这样的话assignment也必须相应改动: Dvln/SBk  
c:.eGH_f  
template < typename Left, typename Right > V(*(F7+  
class assignment w4Z'K&d=  
  { 1h5 Akq  
Left l; -s/ea~=R  
Right r; > Nr#O  
public : FVBYo%Ap  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +"@ .8m  
template < typename T2 > 8dhUBJ0_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =tY T8Q;al  
} ; Kc(FX%3LU  
U/BR*Zn]*  
同时,holder的operator=也需要改动: teVM*-  
@lph)A Nk  
template < typename T > Ga'swP=hf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [ikOb8 G#  
  { 8~gLqh8^V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qIqM{#' ^  
} bN@ l?w  
)dSi/  
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。 PFK  '$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CJI~_3+K  
B7vpsSL  
return l(rhs) = r; >F&47Yn  
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。 3f;>" P}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^Zp>G{QL{  
VLN_w$iEq  
template < typename Tp > gPc=2  
class constant_t }o{(S%%  
  { lb1Xsgm{  
  const Tp t; ^sg,\zD 'X  
public : 9~YMyg(Z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} WMP,\=6k0  
template < typename T > >@AB<$ A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7J&4akT{9  
  { pY$Q  
  return t; GowH]MO  
} ,,|^%Ct']  
} ; !5?<% *  
o%*xvH*A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C"]^Q)aJN  
下面就可以修改holder的operator=了 NW)1#]gg%  
3DG_QVg^v  
template < typename T > Nl1D o:PY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Vs{|xG7W D  
  { G9vpt M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K'I#W lg  
} Q)z8PQl O  
j$5LN.8J  
同时也要修改assignment的operator() HLHz2-lI  
EDs\,f}  
template < typename T2 > w:l V"]1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Jqi%|,/]N  
现在代码看起来就很一致了。 ##4HYQ%E  
E q+_&Wk  
六. 问题2:链式操作 *G 9V'9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S`m]f5u|  
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。 !_Z&a  
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。 W'u>#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 K,:N   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct zs#@jv$  
yJe>JK~)  
template < typename T > tIS<U(N ;  
struct result_1 Ef13Q]9|  
  { %BB%pC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wJY'  
} ; @2v_pJy^  
DkAAV9*  
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: 42ivT_H  
3|Xyl`i4o  
template < typename T > Tc3yS(aq  
struct   ref LC!bIm5'  
  { k~FRD?[u  
typedef T & reference; l0i^uMS  
} ; 5rZ  
template < typename T > K8Y=S12Ti  
struct   ref < T &> q?/a~a  
  { ,L'zRyP  
typedef T & reference; 7EO_5/cY  
} ; BsYa3d=}  
}txX; "/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >`ZyG5  
zjoq6  
template < typename T > v0jgki4 t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "wh , Ue  
  { UByv?KZi  
  return l(t) = r(t); Nf1-!u7  
} WaR`Kp+>  
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。 mF^v~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0b(N^$js'  
Z!X0U7& U  
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 ^eYVWQ'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tT?cBg{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p,i[W.dy.'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Czu\RXJR  
最后的布局是: ,',o'2=!  
                Add Aj+F |l  
              /   \ -Wi` G  
            Divide   5 _[ZO p ~  
            /   \ _MX>#!l  
          _1     3 Jz *;q~  
似乎一切都解决了?不。 ) M BQuiL  
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。 l$bu%SZ  
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。 >]5P 3\AQV  
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: =h73s0 ]  
U H/\  
template < typename Right > o"R7,N0rB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j Dv{/ )  
Right & rt) const zi*R`;_`,  
  { :$BCRQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *>qp:;,DKP  
} !9P';p}2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ly3\e_z:G  
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。 L"*/:$EJL.  
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。 ?|B&M\}g  
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{]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。 V~;1IQd{  
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? Qe0lBR?H  
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: ocS5SB]8  
VrQmP  
template < class Action > ]R9HyCl&a6  
class picker : public Action _#8RSr8'y  
  { ls:w8 &`*  
public : uurh??R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .rqhi  
  // all the operator overloaded dNL(G%Qj+"  
} ; &/]Fc{]^$f  
4s{~r  
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。 .j<]mUY  
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: g0Gf6o>2  
_k ~KZ;l  
template < typename Right > ;{tj2m,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |My4SoOF  
  { 0rG^,(3m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EkNunCls  
} /Uy"M:|V1  
O% KsD[W;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LKOwxF#TKT  
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。 p &"`RS #Z  
H0`]V6+<f  
template < typename T >   struct picker_maker Jx](G>F4f1  
  { \VyZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K<qk.~ S  
} ; z Q`jP$2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > r@t9Ci=}  
  { 0C irfcs}Z  
typedef picker < T > result; %'7lbpy,f  
} ; 6BbGA*%{  
nR}sNl1  
下面总的结构就有了: yvH A7eq*"  
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。 Et/\xL  
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。 k_5L4c:"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TNY&asQo  
至此链式操作完美实现。 _R13f@NWB:  
n; +LH9  
QaS7z#/?.  
七. 问题3 fW3(&@  
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&bROuw<T  
W;L7SF g)  
template < typename T1, typename T2 > B9$jSD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LO khjHR  
  { {/(D$"j(S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q6SXWT'Sa  
} 8WbgSY`  
y7 3VFb  
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: m)v"3ib  
dWUm\t'#  
template < typename T1, typename T2 > &U raUl  
struct result_2 PQnF  
  { r(aLEJ"u?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /F-qP.<D,r  
} ; UAFwi%@!-q  
O[s{ Gk'>  
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? ?_$=l1vf  
这个差事就留给了holder自己。 9XyYHi  
    8U>B~9:JO  
VsgE!/>1  
template < int Order > X;B\Kj`n  
class holder; =Z+nz^'b  
template <> 7X q,z  
class holder < 1 > 2FF4W54I  
  { Nq` C.&  
public : OK6] e3UO  
template < typename T > rI>aAW'  
  struct result_1 X1Ac*oLN  
  { L%K\C  
  typedef T & result; [*HN"  
} ; ( Qcp{q  
template < typename T1, typename T2 > .ir<s>YM  
  struct result_2 ]2'na?q9  
  { e~@ [18  
  typedef T1 & result; =fve/_Q~  
} ; ZF|+W?0&%  
template < typename T > 9@52Fg ;mj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YZ7|K<   
  { I8/DR z$A  
  return (T & )r; K]|> Et`  
} \B 0ywN?  
template < typename T1, typename T2 > Z@&Dki  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8J~1-;  
  { Eam  
  return (T1 & )r1; J-) XQDD  
} T[4<R 5}  
} ; dd%h67J2<  
no] z1D  
template <> w@ c87;c  
class holder < 2 > z$GoaS(  
  { K+8-9$w6  
public : 2@~M4YJf  
template < typename T > 13%t"-@bh  
  struct result_1 &q~:~   
  { iMFgmM|  
  typedef T & result; \, &co  
} ; =;|QZ"%E  
template < typename T1, typename T2 > (_*5oj -  
  struct result_2 Ck@J,~x1D  
  { H_Kj7(=&>  
  typedef T2 & result; dT$M y`>  
} ; ""h)LUrl  
template < typename T > -zO2|@S,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E55t*^`  
  { MXiQ1 x  
  return (T & )r; -,aeM~  
} :%AL\ n  
template < typename T1, typename T2 > >'xGp7}y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -0eq_+oQ  
  { b}w C|\s  
  return (T2 & )r2; >Clh] ;K  
} }KKY6D|d>  
} ; }%`~T>/  
aJe^Tp(  
L9ap(  
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> >。 ,\d6VBP&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |*X*n*oI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9lj!C '  
G633Lm`ri  
return l(i, j) = r(i, j); xc:!cA{V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8?O>ZZtu  
5,;`$'?a%  
  return ( int & )i; ~i_Tw#}  
  return ( int & )j; r-IVb&uF b  
最后执行i = j; H:JLAK  
可见,参数被正确的选择了。 FvuGup`w  
`L5~mb;7*  
3!o4)yJWx  
%F9{EXJy  
&G>(9  
八. 中期总结 cZ+7.oDu  
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: %=<IGce  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3q:{1rc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CG&`16KN7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]G}B 0u3  
O:/y Ac`  
V*$L;xbC|  
W"xP(7X  
h2;z 4  
 <n\`d  
九. 简化 }2r+%V&4  
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。 x2#qg>`l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p(m1O70 C  
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: m:O(+Fl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qG9+/u)\  
  +-*/&|^等 [r OaM$3|  
2. 返回引用。 ! sA_?2$  
  =,各种复合赋值等 hsG#6?l3  
3. 返回固定类型。 M}"r#Plq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) cM&'[CI  
4. 原样返回。 +>g`m)?p  
  operator, r\9TMg`C  
5. 返回解引用的类型。 $\Tkhq<  
  operator*(单目) AdoZs8Q  
6. 返回地址。 baoD(0d  
  operator&(单目) A~{f/%8D  
7. 下表访问返回类型。 q cA`)j  
  operator[] `Xc irfp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6a>H|"P NE  
  operator<<和operator>> N\1/JW+  
c;I, O  
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。 4DO/rtkVq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: bYh9sO/l  
g42R 'E%  
template < typename Left > fRg=!<#%  
struct value_return L$Z(+6m5  
  { JK~ m(oQ  
template < typename T >  D\T!4q'Q  
  struct result_1 U06o ;s(  
  { 8h?X!2Nq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^,2c-  
} ; tnW;E\cR  
^4`&EF  
template < typename T1, typename T2 > ]?9[l76O7  
  struct result_2 ? Ekq6uz\)  
  { j [S`^2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; de-0?6  
} ; T2Z[AvNXFk  
} ; I Ru$oF}  
`f'C[a"  
Wm6dQQ;Bj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait + >sci  
,p,Du F  
下面我们来剥离functor中的operator() ix Ow=!@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %9c|%#3  
12r` )  
return l(t) op r(t) GMFc K=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T=? bdIl  
return op l(t) dV$!JTsd  
return op l(t1, t2) REx[`x,GUh  
return l(t) op uU+s!C9r  
return l(t1, t2) op owMuT^x?  
return l(t)[r(t)] *t =i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] L+Nsi~YVq  
^~I @ spR4  
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: _XN~@5elrC  
单目: return f(l(t), r(t)); +IsWI;lp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5K(n3?1z)  
双目: return f(l(t)); aVK()1v]  
return f(l(t1, t2)); iH _"W+dq  
下面就是f的实现,以operator/为例 A[Cg/ +Z  
@dhH;gt.I  
struct meta_divide z`9l<Q/  
  { ;^.9#B,<  
template < typename T1, typename T2 > &@'V\5G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Gt.*_E  
  { uf0^E3H  
  return t1 / t2; cd"wNH-  
} Y_shy6" KH  
} ; }@4| 7  
LsotgQ8   
这个工作可以让宏来做: (E]"Srwh  
;G$)MS'nB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ = P8~n2V  
template < typename T1, typename T2 > \ $pBr &,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fsb=8>}63}  
以后可以直接用 E#~2wqK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0JOju$Bl,  
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 Dpp@*xX>  
(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。。。) /op/g]O}  
8ok7|DJ  
`w(sXkeaI  
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 ].c@Gm_(  
_PdAN= C3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .Um.dXBYU  
class unary_op : public Rettype kP3'BBd,  
  { Ga"t4[=I  
    Left l; #7GbG\  
public : 5P [b/.n  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?Jio9Zr  
s+l)Q  
template < typename T > F.zn:yX5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gq!| 0  
      { q<dZy? f  
      return FuncType::execute(l(t)); C[gy{40}  
    } WbB0{s  
adRvAq]mA  
    template < typename T1, typename T2 > q3n(Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L> > %  
      { [kaj8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q)#+S(TG  
    } Tapj7/0`  
} ; w-LMV>+6|  
:=3Ty]e  
g)nsP  
同样还可以申明一个binary_op LR|LP)I  
Ksr.'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `KgIr,Q)  
class binary_op : public Rettype \4zb9CxOZ  
  { S3l$\X;6X  
    Left l; n$&xVaF|  
Right r; ( E;!.=%  
public : b ;A(6^V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C7:;<<"P  
dz3chy,3  
template < typename T > .93B@u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N{w)}me[YY  
      { &]~Vft l  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); OiAP%7i9  
    } I@ "%iYL  
$ReoIU^<  
    template < typename T1, typename T2 > 5'*v-l,[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `tZm  
      { 3z5w}qN] M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !} ~K'1"  
    } !A@Ft}FB  
} ; 4K{<R!2I  
:jo !Yi  
w=Cq v~  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 u6tD5Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l.gt+e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Bg3`w__l;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :70n%3a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UM[<v9NWE  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 J)yNp,V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }fzv9$]$  
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) \l$gcFXb  
下面是修改过的unary_op VEUdw(-?s  
"lU%Pm]>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p:g`K# [F  
class unary_op 0uZ 'j  
  { >M1m(u84#  
Left l; <S/`-/= 2  
  8}5dyn{cvE  
public : 0qND2_  
60*;a*cy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +*Um:}&  
?<7o\Xk#{  
template < typename T > CY{`IZ  
  struct result_1 !+Ia#(  
  { r&qF v)0!`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u>e4;f`F  
} ; 4O~E4" ]  
Hjho!np  
template < typename T1, typename T2 > ?$:;hGO.<~  
  struct result_2 eYJ6&).F  
  { ?z "fp$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )qi/>GR,  
} ; Mwm=r//  
P[|FK(l  
template < typename T1, typename T2 > DBUhqRfl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lbo8> L(  
  { lz=DP:/&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !`S`%\"  
} q '6gj  
zP[_ccW@  
template < typename T > GQZLOjsop  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -85]x)JE  
  { 1r %~Rm  
  return OpClass::execute(lt(t)); Yn0l}=, n  
} A..,.   
Mo4#UV  
} ; LdSBNg#3  
#Kr\"o1]  
q?Jd.r5*  
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 @O~  
好啦,现在才真正完美了。 I(i/|S&^  
现在在picker里面就可以这么添加了: c^N'g!on  
D/T& 0  
template < typename Right > O{0TS^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @@!Mt~\  
  { m 6Xex.d  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]Bp db'  
} I=N;F6  
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。 SAuZWA4g[  
lkj^<%N"r  
^qs{Cf$  
kG =nDy  
HwE1cOT  
十. bind 50s)5G#  
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。 6usy0g D  
先来分析一下一段例子 /(`B;?  
R.(cGZS  
@,b:s+]rp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #g.J,L  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (}$~)f#s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 RVlAWw(  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1P"akc  
我们来写个简单的。 amPC C  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @iC,0AK4k  
对于函数对象类的版本: &4aY5y`8+f  
kR C0iTV'I  
template < typename Func > aFI?^"L  
struct functor_trait ^bVY&iXNu  
  { Jk$XL<t  
typedef typename Func::result_type result_type; Q?Au.q],  
} ; njz:7]>e  
对于无参数函数的版本: k'_p*H  
i-Le&  
template < typename Ret > }v0IzGKs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :+1S+w  
  { VrV* -J'  
typedef Ret result_type; >[4;K&$B  
} ; DYvi1X6  
对于单参数函数的版本: =~Ac=j!q  
N XAP=y3  
template < typename Ret, typename V1 > fk(l.A$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -0KQR{LI  
  { 0:W*_w0Ge  
typedef Ret result_type; 9]Q\Pr\Ub$  
} ; "HWl7c3q  
对于双参数函数的版本: x6,kG  
# ;,b4O7@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xg'FC/1LD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > cZ(7/Pl  
  { u8Ul +u  
typedef Ret result_type; %4Nq T  
} ; y{Wtm7fnA  
等等。。。 kcH ?l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u~X]W3  
WMB~? EDhv  
template < typename Func > M5C}*c9  
struct func_return C9-90,  
  { "%+C@>`(  
template < typename T > MSPzOJQPy  
  struct result_1 >w:px$g4  
  { =bUVGjr%96  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )Cuc ]>SC  
} ; axOdGv5  
thk33ss:  
template < typename T1, typename T2 > _oxc~v\<  
  struct result_2 ?YY'-\h?  
  { X*F#=.lh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 89F^I"Im(  
} ; Rv=(D^F,  
} ; NQq$0<7.=W  
B7qm;(?X&  
M%f96XUM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [((P ,v*  
wK@k}d  
template < typename Func, typename aPicker > Bb];qYuCO  
class binder_1 gIS<"smOo  
  { >^%]F[Wo  
Func fn; Xj.Tg1^K"  
aPicker pk; >JVZ@ PV H  
public : Q4 Mp[  
Oy$*ZG)  
template < typename T > C7&4,],  
  struct result_1 ysA~Nq@  
  { yG?,8!/]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \H+/D &M  
} ; XW6Ewrm=vT  
heiIb|z  
template < typename T1, typename T2 > b,YTw  
  struct result_2 HK>!%t0S  
  { h^ ex?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vj<HthC.k  
} ; MWGW[V;  
'7Dg+a^x7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NKd!i09`  
xd\k;nq  
template < typename T > !+& "y K@J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P6* IR|  
  { $6 \v1  
  return fn(pk(t)); ZLe@O~f;%  
} } pE<P;\]k  
template < typename T1, typename T2 > g@YJ#S(}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u|ia  
  {  q%,q"WU  
  return fn(pk(t1, t2)); MGeHccqh2  
} B*E:?4(<P  
} ; }R* [7V9"  
 49&p~g  
j?4k{?x  
一目了然不是么? M >Yx_)<U  
最后实现bind N~g @  
:P<} bGN  
]N}80*Rl  
template < typename Func, typename aPicker > .T?9-`I9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8r(S=dA  
  { B25@6   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {#]vvO2~$  
} @0 mR_\u\  
#go!"H L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L#|, _j=9  
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。 Gop;!aV1*  
NdlJdq  
十一. phoenix AusCU~:>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n> >!dg Og  
9\aR{e,1  
for_each(v.begin(), v.end(), 3ZF-n`  
( x<S?"  
do_ 0)?.rthk4S  
[ %~`y82r6  
  cout << _1 <<   " , " *_aeK~du.  
] ;ZSJ-r  
.while_( -- _1), \"X<\3z2  
cout << var( " \n " ) )<vU F]e~  
) J'%  
); n'&Cr0{  
u$"dL=s!  
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: 2[#7YWs  
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 $jL{l8x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 dC F!.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vuOixAkw  
o!";&\,Ip  
Fk(+S:{yQ  
template < typename Cond, typename Actor > TxN'[G  
class do_while 4}4K6y<q  
  { z&3in  
Cond cd; RwG@C|sG  
Actor act; vp4l g1/  
public : mX2(SFpJar  
template < typename T > "-pQL )f  
  struct result_1 ^Ia:e ?)W  
  { IC1oW)  
  typedef int result_type; y" (-O%Pe  
} ; XJs*DK  
x/UmpJD+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O e-FI+7  
efK|)_i :  
template < typename T > K KPQ[3g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VSW:h  
  { dK5|tWJX  
  do \fHtk _  
    { )YP"\E  
  act(t); g3} K  
  } 4H<@da}  
  while (cd(t)); j J}3WJ  
  return   0 ; .d^XM  
} gJkk0wok C  
} ; 0 e}N{,&Y  
d3$*z)12`  
cTU%=/gbc<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). , ;'y <GA  
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。 D8`dEB2|S  
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。 P6n9yJ$,cb  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5#DtaVz  
下面就是产生这个functor的类: @Kx@ 2#~b  
|>/T*zk<  
M<4tjVQ6  
template < typename Actor > b,Z\{M:f;F  
class do_while_actor Gu3# y"a>  
  { i'[o,dbE  
Actor act; x&ngCB@O  
public : z'FpP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} XLog+F$`  
yX-h|Cr"  
template < typename Cond > %\ifnIQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _(qU%B  
} ; lg9`Z>?  
}m`+E+T4  
(M>[D!Yt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *!~jHy8F  
最后,是那个do_ *dTI4k  
1<Z~Gw4  
&Z.zem?n  
class do_while_invoker P?.j wI  
  { >ZE8EL  
public : "_g3{[es!  
template < typename Actor > da'7* &/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Tlz $LI  
  { 1ymq7F(2  
  return do_while_actor < Actor > (act); <b5J"i&m  
} m(CbMu  
} do_; =b{!p|  
D^G5$h i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wDL dmrB  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &s+F+8"P+  
最后来说说怎么处理break和continue I3#h  
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。 rA">< pH  
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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