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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~qQSt%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #(& ! ^X3  
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, usEd p  
'9^+J7iO(+  
A6ipA /_  
-=BQVJ_dK{  
  class filler  jL8[;*^G  
  { )W9W8>Cc5_  
public : @Ee{ GH^-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} USfpCRj9  
} ; MMg"G6?  
$;NxO0$  
5W"&$6vj  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: K] ;`  
+U/+iI>0  
%!%G\nv  
19-|.9m(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (|%YyRaX  
Eukj2 a  
)RA$E`!b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QX}O{LQR  
J J@O5  
A41*4!L=  
$g&,$7}O_  
二. 战前分析 !G E-5\*  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 lc1?Vd$  
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 l/9V59Fv9  
,'[L6=#  
|uo<<-\jTO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )]x/MC:9r  
  /* --------------------------------------------- */ y ,][  
vector < int *> vp( 10 ); sYnf #'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XnC`JO+7M  
/* --------------------------------------------- */ cU <T;1VQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0'u2xe  
/* --------------------------------------------- */ ?K, xxH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j8WMGSrrF  
  /* --------------------------------------------- */ ! bbVa/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `s HrC  
/* --------------------------------------------- */ ZuZe8&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yZ?|u57  
[1{#a {4  
MX!t/&X(n  
1_JtD|Jy  
看了之后,我们可以思考一些问题: df@IC@`pB  
1._1, _2是什么? ^q``f%Xt  
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。 (iM*Y"Y  
2._1 = 1是在做什么? m(Ghe2T:  
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。 #B7_5y^  
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。 lx9tUTaus/  
_  dFZR  
o&45y&  
三. 动工 =#)Zm?[;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +~~FfIzf#  
HPl'u'.Hg  
j8/rd  
I*c B Ha  
template < typename T > WrvSYqN  
class assignment Fw ,'a  
  { 2<&lrsh  
T value; <vS J< WY  
public : b+/XVEsr  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]pUf[^4  
template < typename T2 > ,>(/}=Z.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i}SJ   
} ; 9MfBsp}c  
E?%SOU<  
.xJW=G{/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qMy>: ,)Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vbT"}+^Sh  
&t .9^;(  
AIZs^ `_  
?VC[%sjwn  
  class holder G#{ Xd6L  
  { m$nT#@l5bH  
public : C1=7.dPr  
template < typename T > ^R\et.W`s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !OwRx5  
  { :4 9ttJl  
  return assignment < T > (t); yZ7aH|Q81B  
} _@U?;73"5  
} ; [k~V77w 14  
R5 O{;/w  
>KF1]/y<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *n9t~t6GHg  
!uaV6K  
  static holder _1; 6ww4ZH?j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k.Tu#7  
m1,?rqeb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1J$sIY,Ou  
而不用手动写一个函数对象。 yEYlQ=[#  
OVr, {[r  
TR2X' `:O  
CX](^yU_  
四. 问题分析  t~mbe  
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。 L,!3  
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。 Q-<,+[/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s)_Xj`Q#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V}?d ,.m`{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {Rc!S? 8  
_-^bAr`z  
五. 问题1:一致性 /?<tjK' "H  
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?| US8pT|/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w!$|IC  
U@ #YKv  
struct holder H.\gLIr  
  { C>%2'S^.b  
  // #$!(8>YJ  
  template < typename T > 4 VtI8f!  
T &   operator ()( const T & r) const Vc}#Ok  
  { g3B zi6$m  
  return (T & )r; 7:fC,2+  
} 0bY}<x(;  
} ; 5xJyW`SWz  
` VL`8  
这样的话assignment也必须相应改动: +eiM6* /0  
^[]G sF  
template < typename Left, typename Right > EL_rh TWw  
class assignment QbGc 9MM  
  { <]f ru1  
Left l; dB{o-R  
Right r; pJM~'tlHV  
public : 3#)I7FG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Tac7+=T  
template < typename T2 > JffjGf-o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lq2Ah=FuN  
} ; h rfu\cI  
')pXQ  
同时,holder的operator=也需要改动: unE h  
i:ar{ q  
template < typename T > :W'Yt9v)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J23Tst#s  
  { >;@ _TAF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sGx"j a +  
} xyGk\= S  
6nxX~k  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 F,2)Udim  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VgfA&?4[  
5GD6%{\O  
return l(rhs) = r; w2B If[~t  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 d-%!.,F#W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0fgt2gA33  
F@e9Dz|  
template < typename Tp > I@ dS/  
class constant_t nic7RN?F<  
  { yya"*]*S  
  const Tp t; <uGc=Du  
public : asT*Z"/Q!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fIOI  
template < typename T > 9}e`_z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w7Do#Cv  
  { =rBNEd  
  return t; FJ}RT*7_C  
} sQt]Y&_/@  
} ; b&k !DeE  
&A=>x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jYAD9v%  
下面就可以修改holder的operator=了 KiXXlaOs  
_YVp$aKDR  
template < typename T > #K A,=J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?)=A[  
  { ]Lg$p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N?`-$C ]  
} CRy;>UI  
r+8%oWj  
同时也要修改assignment的operator() ]Bo !v*12  
wOH$S=Ba5,  
template < typename T2 > /A3tY"Vn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X}?`G?'  
现在代码看起来就很一致了。 #h'F6  
j6wdqa9!~  
六. 问题2:链式操作 5&5 x[S8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l4c9.'6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ur\v[k=  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 -)%l{@Mr  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 qaK9E@l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BU|=`Kb|))  
?#|Y'%a"  
template < typename T > M7R.? nk  
struct result_1 J!sIxwF  
  { 'bN\8t\S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jOs&E^">&B  
} ; B%95M|  
x:bJ1%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: o"F=3b~:n  
1`1U'ibhe  
template < typename T > H.sHXuu  
struct   ref (ly4[G1y  
  { #T0uPK ;  
typedef T & reference; 9pN},F91n:  
} ; d` > '<  
template < typename T > D$|@: mW  
struct   ref < T &> 8c-r;DE  
  { <Wgp$qt;  
typedef T & reference; $5XE'm  
} ; >3R)&N  
, VT&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h$`P|#V&  
-nP y?>p"|  
template < typename T > AS[yNCsjC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^O_E T$  
  { 5 rpX"(  
  return l(t) = r(t); > sW9n[  
} w0n.Y-v4i  
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。  b,] QfC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2y/|/IW=  
4L(/Z}(  
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 \{W}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \A@Mlpe&t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E/MD]ox  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 w'NL\>  
最后的布局是: Opc, {,z6  
                Add `Paz   
              /   \ tOx)t$ix  
            Divide   5 V=%j ]`Os  
            /   \ n&V\s0  
          _1     3 &)4#0L4  
似乎一切都解决了?不。 E! '|FJ  
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。 X 4\  
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。 &rY73qfP'  
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: 'C iV=&3/  
.W[ 9G\  
template < typename Right > r(g:b ^S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %fY\vd 2  
Right & rt) const SJ(<u2J]  
  { K0hmRR=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WP/?(%#Y  
} eEvE3=,hg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y \M]\^[7  
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。 p*F.WxB)4  
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。 DEj6 ky  
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。 XcfvmlBoD-  
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。 8G&'ED_&  
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? 7[=MgnmuC  
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: jQDXl  
.wj?}Fr?97  
template < class Action > }=.:bwX5  
class picker : public Action : b9X?%L~  
  { Li[ :L  
public : p%;n4*b2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E0 ~\ A;  
  // all the operator overloaded g\;&Z  
} ; kzq3-NTV  
mUFg(;ya  
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。 x+niY;Z E  
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: y7a84)j3  
WvV!F?uqZ  
template < typename Right > %Z T@&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8_yhV{  
  { W dM?{; #  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v(5zSo  
} ^! ?wh  
;[pY>VJ(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b#XY.+ *0  
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。 WX@ a2c.'  
v?\Z4Z|f  
template < typename T >   struct picker_maker zQpF, N<b  
  { C t-^-XD  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g<ZB9;FX %  
} ; 8R G U^&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > JL[xrK0  
  { jIpc^iu`,  
typedef picker < T > result; ei TG  
} ; kkvG=  
[FhFeW>  
下面总的结构就有了: a!iG;:K   
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。 mU d['Z  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?]1_ 2\M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :PJ 5~7C  
至此链式操作完美实现。 a#Yo^"*1  
rd#O ]   
o5k7$0:t/  
七. 问题3 pAZD>15l"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 zTP|H5HyK  
h^Bp^V5#  
template < typename T1, typename T2 > d~ m,hCTe  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (c^ZFh2]  
  { IYZ$a/{P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3m2hB%SNb  
} -SF *DZ  
mpcO-%a  
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: 6 07"Z\  
;:2:f1_  
template < typename T1, typename T2 > aaa6R|>0  
struct result_2 D\"F?>  
  { #`kLU:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K<#Q;(SFU  
} ; ~Vh< mt  
1m c'=S{  
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? 8v|?g8e3  
这个差事就留给了holder自己。 2m! T .$  
    B<et&r;  
$7\!  
template < int Order > G]DSwtB?D  
class holder; vh29mzum  
template <> ONc-jU^  
class holder < 1 > {Z~5#<t  
  { gGdt&9z %  
public : 5!tiu4LU  
template < typename T > 2.6F5&:($  
  struct result_1 ;s$bVGHr  
  { 9/LnO'&-  
  typedef T & result; -FxE!K  
} ; wO>P< KBU  
template < typename T1, typename T2 > d z-  
  struct result_2 cV|u]ce%1  
  { CVk.Ez6  
  typedef T1 & result; q!r4"#Y"@Z  
} ; CVa?L"lK  
template < typename T > U&PwEh4uG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U/p|X)  
  { ke~S[bL%-  
  return (T & )r; W.|r=   
} D(z}c,  
template < typename T1, typename T2 > zJxO\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &@&0n)VTd  
  { |mHxkd  
  return (T1 & )r1; X3# AYn,  
} G/y@`A)  
} ; Y\Grf$e  
-n>JlfCd2  
template <> B'@a36  
class holder < 2 > {Xj2c]A1  
  { EKr#i}(x<  
public : FF}A_ZFY  
template < typename T > j 1Ng[  
  struct result_1 xllk hD4F  
  { CLn}BxgD  
  typedef T & result; K0YUN^St  
} ; @0v%5@  
template < typename T1, typename T2 > 4fuK pLA  
  struct result_2 7UVhyrl  
  { #<4/ *< 5  
  typedef T2 & result; GM{J3O=  
} ; 9hNHcl.  
template < typename T > D on8xk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >sfH[b  
  { BS(XEmJn&j  
  return (T & )r; @xBw'  
} M~o\K'  
template < typename T1, typename T2 > 'K8emt$d+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C{5^UCJkg  
  { |1rKGDc  
  return (T2 & )r2; I7Uj<a=(q  
} K]bw1K K  
} ; S2!$  
0r|mg::'  
0/g 0=dW=  
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> >。 )"]Nf6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p,cw- lN  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Wwf],Ya  
Q r n^T  
return l(i, j) = r(i, j); hU]Gv)B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <dd(i  
@y+Hb@ >.  
  return ( int & )i; Q^Lk^PP7  
  return ( int & )j; i^O(JC  
最后执行i = j; v})-:  
可见,参数被正确的选择了。 Z: e|~#  
@C=Dk  
`g~T #U\>d  
!.^%*6f  
~"t33U6  
八. 中期总结 faqh }4  
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: (:TZ~"VY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 QnJ(C]cW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {,Py%.vvR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >&`S$1 o  
j,%<16f^A  
|V>_l' /  
\{Yi7V Xv  
j)vfI>  
1~|o@CO  
九. 简化 5|pPzEA>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %YhM?jMW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  > h>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: *fIb|r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <"SOH; w  
  +-*/&|^等 /2&:sHWW  
2. 返回引用。 chQCl3&e^  
  =,各种复合赋值等 Cxt_QyL?  
3. 返回固定类型。 "y5LojdCs  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -9(9LU2  
4. 原样返回。 .]IidsgM  
  operator, SZ*Nr=X  
5. 返回解引用的类型。 P%nN#Qm  
  operator*(单目) lZI?k=rWv  
6. 返回地址。 m%[Ul@!V  
  operator&(单目) :I)WSXP9h  
7. 下表访问返回类型。 = ;!$Qw4  
  operator[] jJ B+UF=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .8I\=+Zi  
  operator<<和operator>> T*'?;u  
%~$P.Zh  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 w:0=L`<Eu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jIOrB}  
E/Ng   
template < typename Left > B>!OW2q0D  
struct value_return G[[hC[}I  
  { ;hcOD4or  
template < typename T > #$ Q2ijT0  
  struct result_1 -76l*=|  
  { ='p&T|&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; UmC_C[/n?  
} ; ,{tK{XpS  
`RriVYc<  
template < typename T1, typename T2 > s>VpbJ3S  
  struct result_2 oU`J~6.&S  
  { l^ Q-KUI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o(w xu)  
} ; /Mg$t6vM  
} ; h\@\*Xz<v  
/%P|<[< [  
Z%t"~r0PS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D^Cpgha  
{okx*]PIc  
下面我们来剥离functor中的operator() qVpV ZH!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: F"?OLV1B&  
Xc!0'P0T  
return l(t) op r(t) Z fQzA}QD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) uq~Z  
return op l(t) Vp5i i]B4  
return op l(t1, t2) !i`HjV0wS  
return l(t) op x)h|!T=B~  
return l(t1, t2) op :zW I"  
return l(t)[r(t)] >&mNC \PA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =jWcD{;1I}  
63EwV p/|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ?m RGFS  
单目: return f(l(t), r(t)); I1 Jo8s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 42{\u08Z  
双目: return f(l(t)); LZ ?z5U:  
return f(l(t1, t2)); *G6Py,- !f  
下面就是f的实现,以operator/为例 Vo@gxC,  
^V1iOf:  
struct meta_divide Wvg+5Q  
  { }ob&d.XZ  
template < typename T1, typename T2 > .w .`1 g   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) S*5hO) C  
  { \@3B%RW0  
  return t1 / t2; ,y'E#_cTgQ  
} "G&S`8  
} ; zP F0M(  
Xv~v=.HNhk  
这个工作可以让宏来做: zOEdFU{x  
R;6$lO8C&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m4=[e!  
template < typename T1, typename T2 > \ qVvQ9?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6hW ~Q  
以后可以直接用 WaaF;| ,(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2EU((Q`>=(  
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 6w )mo)<X  
(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。。。) D #`o  
Exy|^Dr0  
nNN~Z'bG  
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 V5ySOgzw,  
T=NF5kj-=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #%=6DHsK  
class unary_op : public Rettype H;eGBVi  
  { g ss 3e&  
    Left l; L355uaj  
public : IO*}N"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^iHwv*ss  
t,f)!D$  
template < typename T > 'UW(0 PXw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q$<M2  
      { \$iU#Z  
      return FuncType::execute(l(t)); _~{Nco7T  
    } ]+!{^h$  
.w.jT"uD!  
    template < typename T1, typename T2 > 6ojEEM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E6=JL$"  
      { '1jG?D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -F-RWs{yS  
    } TN+iv8sT  
} ; 0# )I :5  
r}9a3 1i  
/CE]7m,7~K  
同样还可以申明一个binary_op 3Y L  
Ub(8ko:8$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -Tzp;o  
class binary_op : public Rettype {#Lj,o  
  { S m%\,/3  
    Left l; +p:?blG  
Right r; (D?%(f  
public : #TXN\YNP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BeNH"Y:E  
Gl4(-e'b  
template < typename T > 4GiHp7Y&A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sp2"c"_+  
      { :FUefW m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }Sxuc/%:  
    } 0G`FXj}L  
{Xc^-A[~  
    template < typename T1, typename T2 > FRSz3^Aw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iPD5 KsAOA  
      { `Wes!>Vh!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mr4W2Z@L  
    } lJ'. 1Z&  
} ; Q?Y\WD  
1feZ`P ;  
=)2sehU/  
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 \e=Iw"yd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 tiTJ.uz6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R.Plfm06Ue  
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。 <3 b|Sk:T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =&5^[:ksB  
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。。。 |qn`z-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $RFy9(>  
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) R>r@I_  
下面是修改过的unary_op t,YnweH  
cJ}J4?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3!&PI  
class unary_op o!\Q,  
  { ')bas#=uP  
Left l; HFtl4P  
  ="k9 y  
public : =J2cX`  
O!,WH?r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M_:_(y>l  
3y[uH'  
template < typename T > S,=#b 4\#%  
  struct result_1 pd3=^ Zi  
  { h.QsI`@f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3 N5un`K7  
} ; \~LwlOo%R  
??'>kQ4  
template < typename T1, typename T2 > hPb erc2  
  struct result_2 8|Q=9mmWOh  
  { j56#KNAha  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :c*_W /  
} ; _F2 R x@Y  
^PNE6  
template < typename T1, typename T2 > xg|\\i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y<x;-8)*  
  { #><P28m  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^:Mal[IR  
} JQo"<<[  
bv NXA*0  
template < typename T > V!|:rwG2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PNSV?RT*pG  
  { n^a&@?(+  
  return OpClass::execute(lt(t)); _SW_I{fjr  
} Ojh\H  
2"'<Yk9  
} ; <]SI -  
 3ih3O  
&B3[:nS2  
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 Epl\(  
好啦,现在才真正完美了。 DCv=*=6w  
现在在picker里面就可以这么添加了: {\SJr:  
LNA5!E  
template < typename Right > _gLj(<^9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U= Gw(  
  {  MeP,8,n'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ".Z1CBM(  
} <kmH^ viX  
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。 (=T%eJ61  
K KCzq |  
{mkD{2)KQ  
,?3)L   
}.L\O]~{  
十. bind pPa3byWf  
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。 ib-)T7V`  
先来分析一下一段例子 1+{V^) V?  
VbwB<nQl  
&&Uc%vIN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "f1`6cx6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [myIcLp^aP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $*KM%M6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 daX$=n  
我们来写个简单的。 y5p)z"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "8NhrUX  
对于函数对象类的版本: ~"Q24I  
zL%ruWNG  
template < typename Func > LGau!\  
struct functor_trait )6t=Bel  
  { 8B*XXFy\  
typedef typename Func::result_type result_type; u>K(m))5W3  
} ; Im<i.a <`  
对于无参数函数的版本: RqONVytx  
iB1+4wa  
template < typename Ret > "u H VX|`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :/.SrkN(A7  
  { .?Pghqq.  
typedef Ret result_type; e2}5< 7  
} ; 'a^'f]"  
对于单参数函数的版本: FxkxV GZ"  
6>hW.aq}  
template < typename Ret, typename V1 > JM& :dzyIP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CY4ntd4M  
  { $YPU(y  
typedef Ret result_type; HQ7  
} ; /}ADV2sF  
对于双参数函数的版本: A_ftf 7,  
FEF $4)ROv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T1([P!g*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /Cl=;^)  
  { Gy3t   
typedef Ret result_type; d~>d\K%v  
} ; ,WA[HwY-  
等等。。。 hd'JXKMy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WlF}R\N!  
T\ cJn>kCn  
template < typename Func > -!ARVf *  
struct func_return Q&@~<!t  
  { ^&Re-{ES]  
template < typename T > "UVqHW1%K  
  struct result_1  g%.;ZlK  
  { egd%,`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hE9UWa.Q>  
} ; QrX 5Kwq  
*=KX0%3  
template < typename T1, typename T2 > G|LJOq7QB  
  struct result_2 qGYru1  
  { pAm L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E[nJ'h<h  
} ; Tp.t.Qic  
} ; 5?yc*mOZ  
F s{}bQyQ  
 &3:U&}I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v?)u1-V0  
;r1.Uz(  
template < typename Func, typename aPicker > NmH:/xU?^  
class binder_1 oE;SZ"$ x  
  { ^=1:!'*3D  
Func fn; =_@Q+N*]|(  
aPicker pk; Yqz B="  
public : W3HTQGV  
- / tzt  
template < typename T > (pud`@D;[  
  struct result_1 $yi[wwf 4  
  { ,5 ylrE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tg-HR8}X  
} ; ^gu;  
PAcbC| y  
template < typename T1, typename T2 > 0\X'a}8Bu  
  struct result_2 ?04$1n:  
  { EYaX@|)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L*'3f~@Q  
} ; 8YLS/dN0 w  
$&@etsW0/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Bt?.8H6Y  
JKMcdD?'  
template < typename T > aP}%&{iC*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KD*q|?Z  
  { F,NS:mE  
  return fn(pk(t)); q_gsYb  
} ,<cF<9h  
template < typename T1, typename T2 > &# w~S~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~=#jr0IZ  
  { Qk_Mx"  
  return fn(pk(t1, t2)); by{ *R  
} ~|!f6=  
} ; mz<wYV*  
giNyD4uO  
ZBf9Upg  
一目了然不是么? *9?T?S|^$F  
最后实现bind (F.vVldBy  
ja Ot"iU.B  
2{gd4Kt6.  
template < typename Func, typename aPicker > d$O)k+j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [-pB}1Dxb  
  { 3L5o8?[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }aJK^>^>A  
} xdV $dDCT  
!arTR.b\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6 z2_b wo  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 eCI0o5U  
+'{@Xe}  
十一. phoenix +P//p$pE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xy.di9  
,TdL-a5  
for_each(v.begin(), v.end(), >8>}o4Q/X  
( \@eC^D2  
do_ o@!!I w  
[ gvi]#|  
  cout << _1 <<   " , " tG"lI/  
] 50Kv4a"  
.while_( -- _1), lDd8dT-Q.  
cout << var( " \n " ) 1r-#QuV#  
) rQ!X  
); p#T^o]+  
"v9i;Ba>+  
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: YJ[Jo3M@j0  
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 Ac@ zTK6>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7lJs{$ P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R8K ?! Z  
~H+W[r}  
R2%>y5dD  
template < typename Cond, typename Actor >  &9*MO  
class do_while AWqc?K@   
  { *\5o0~~8J  
Cond cd; U}]uPvu  
Actor act; ?xgrr7  
public : N`Q[OFe  
template < typename T > 0 3/ <A^  
  struct result_1 nRL2Z5iO-  
  { W2CQk  
  typedef int result_type; |n_es)A  
} ; ^^m3 11=  
a| s64+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HNj6Iw  
3|FZ!8D  
template < typename T > z$q:Y g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iOO1\9{@  
  { >FRJvZ6  
  do HcKZmL. wp  
    { 5csqu^/y  
  act(t); 6'^Gh B  
  } UVIR P#  
  while (cd(t)); B&Igm<72x  
  return   0 ; my|UlZ(qg  
} )U':NV2  
} ; 1sHaG  
bR*/d-v^  
jRv j:H9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nYv`{0S+m  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Oy `2ccQ#  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e#uk+]  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |,G=k,?_p  
下面就是产生这个functor的类: V`7^v:  
" ~X;u8m  
JnT1-=t.  
template < typename Actor > 52L* :|b  
class do_while_actor (6WSQqp  
  { S/XkxGZ2  
Actor act; O [81nlhS0  
public : !83N. gN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} KC`~\sYRN]  
Q;3 v ]h_  
template < typename Cond > c_33.i"I}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UQ ~7,D`=#  
} ; 0qV"R7TW  
@fVCGV?'  
{m&8Viq1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I'NE>!=Q  
最后,是那个do_ ;~>E^0M  
96&Y  
i7m=V T  
class do_while_invoker +-|D$@8S  
  { \40d?N#D  
public : M]Y72K^  
template < typename Actor > vX'@we7Q{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %ys-y?r  
  { pNHO;N[&  
  return do_while_actor < Actor > (act); >^  E  
} oo:(GfO}  
} do_; d/Z258  
_Q:739&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qhPvU( ,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #0+`dI_5/  
最后来说说怎么处理break和continue PUdJ>U  
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。 NB z3j  
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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