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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XSIO0ep  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $w}aX0dK&  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, m`6`a|Twp$  
lcLxqnv  
s0'U[]  
c=mFYsSv  
  class filler D#(L@ {vC  
  { o{,(`o.1O  
public : 1KEPD@0oxx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |-?b)yuAz  
} ; gU$3Y#R  
0a;zT O/"v  
m=y)i]=1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: r!=VV!XZ  
r+obm)Qtp  
KWkT 9[H  
+DDvM;31w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2^j9m}`  
z(a:fL{/XG  
1&WFs6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [r~l O@  
e6/} M3B  
<i?-x&Q?=  
N($]))~3&  
二. 战前分析 vdM\scO:  
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。 =1uI >[aN  
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 2^+"GCo  
-4a&R=%p  
kE|#mI[>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z/;SR""wa  
  /* --------------------------------------------- */ a&PZ7!PZv  
vector < int *> vp( 10 ); mI18A#[ 3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (/BkwbJyE  
/* --------------------------------------------- */ k#M W>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T9.gs}B0  
/* --------------------------------------------- */ #,pLVt<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /otgFQ_  
  /* --------------------------------------------- */ vUNE! j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @ vudeaup  
/* --------------------------------------------- */ {,X(fJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1gr jK.x  
kDQXP p  
_69\#YvCG  
C?J%^?v  
看了之后,我们可以思考一些问题: =+WFx3/  
1._1, _2是什么? iE5^Xik ,  
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。 >?V->7QLP  
2._1 = 1是在做什么?  q\"$~*  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 '{~ ej:  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 >oNs_{  
pQi -  
H9?~#GPb  
三. 动工 Ws@s(5r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wz=I+IN:  
8a {gEZT,  
j.*}W4`Q_  
a{=~#u8  
template < typename T > vC1 `m  
class assignment 3i1>EjML  
  { I`l< }M  
T value; o=}?aC3I  
public : 'UKB pm/  
assignment( const T & v) : value(v) {} r+2dBp3  
template < typename T2 > :#vrNg(M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c`cPGEv  
} ; 4{ &   
X-)6.[9f  
I nk76-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [LK 9^/V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (nm&\b~j  
5{UGSz 1  
QQJ cvaQ  
MG|NH0k  
  class holder 9b>a<Z  
  { cD]t%`*  
public : nBd;d}LD  
template < typename T > <\u%ZB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q6E80>  
  { uzOZxW[e  
  return assignment < T > (t); (Y%}N(Jg  
} 9S}PCAA;  
} ; e5dwq  
OWU]gh@r  
ev`p!p  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: AyWCb  
;,D7VxWhY  
  static holder _1; e2>gQ p/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l\H9Io3  
MEE]6nU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sy~mcH:%+  
而不用手动写一个函数对象。 7ORwDR,`5  
zK}.Bhj#  
0W@C!mD~  
aDs[\ '  
四. 问题分析 .d;/6HD[y  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]0o78(/w2  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =6>mlI>i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q^gd1K<N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4JucNGv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0@2%pIq\  
GerZA#  
五. 问题1:一致性 :t(}h!7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| e_Y>[/Om  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9K)2OX;$w  
mIOx)`$  
struct holder I;=}@]9  
  { .S[5CO^  
  // 7#Mi`W  
  template < typename T > 4o'0lz]  
T &   operator ()( const T & r) const rLp0VKPe  
  { zg]9~i8  
  return (T & )r; nfd^'}$]  
} Ltc>@  
} ; dP )YPy_`  
X)\t=><<  
这样的话assignment也必须相应改动: {jbOcx$t  
Dp>/lkk.  
template < typename Left, typename Right > (ue;O~  
class assignment N'IzHyo.  
  { ugOcK Gf  
Left l; pj'Yv  
Right r; VsFRG;:\U  
public : 4W6gKY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s3oK[:/  
template < typename T2 > y/E%W/3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1_ %3cN.  
} ; 5E4np`J  
0&zp9(G5  
同时,holder的operator=也需要改动: _K'YaZTa;~  
. F_pP2A  
template < typename T > C4ge_u#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kz]qk15w  
  { U",kAQY  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pf[bOjtR  
} L -<!,CASW  
p%8y!^g  
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。 ;=aj)lemCr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ] vQn*T"^  
bvi Y.G3  
return l(rhs) = r; |}=xA%)  
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。 IOomBy:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Dhv ^}m@  
!np-Jmi  
template < typename Tp > `|+!H.3  
class constant_t F{v>   
  { V& _  
  const Tp t; K8daSvc  
public : s +"?j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2XNO*zbve  
template < typename T >  YH@p\#Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w a2?%y_G  
  { ZuH@qq\  
  return t; Z0 @P1  
} M*<Ee]u  
} ; n Hz Xp:"  
\AQ*T`Dq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4zzJ5,S1  
下面就可以修改holder的operator=了 f0S$p R  
{S,L %  
template < typename T > ) G a5c  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9#cPEbb~  
  { Xw)W6H|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &P'd&B1   
} V q4g#PcG  
}xJ ).D  
同时也要修改assignment的operator() 1UdET#\  
| $  
template < typename T2 > -Ph"#R&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kT^|%bB[i  
现在代码看起来就很一致了。 '3R o`p{  
ecvQEK2L  
六. 问题2:链式操作 dT?mMTKn+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t.X8c/,;g  
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。 DXyRNE<G[C  
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。 &1 t84p:^=  
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。 #7v=#Jco  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZB+~0[C  
7fE U5@  
template < typename T > PJ -g.0q  
struct result_1 tqk^)c4FF(  
  { M,w5F5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?hBjq  
} ; ,)?!p_*@:  
"vvv@sYxi  
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: N.'-9hv  
L NS O]\  
template < typename T > lq}m0}9<  
struct   ref 2,'~'  
  { Fa0Fl}L  
typedef T & reference; BK]5g[   
} ; `}.jH1Fx/m  
template < typename T > pL5Bz!_r  
struct   ref < T &> JCjV,  
  { 0g'MF  S  
typedef T & reference; WU\Bs2  
} ; aOhi<I`*  
&0x;60b  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +k;][VC[O  
@Ta0v:Y  
template < typename T > 4D)M_O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zX8'OoEH*9  
  { BN1,R] *;  
  return l(t) = r(t); EG!Nsb^,  
} P" aw--f(  
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。 R+# g_"1@p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _a\$uVZ  
nTv^][  
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 XyYP!<].C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }xJ!0<Bs  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  Il]p >B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }hA)p:  
最后的布局是: oM!zeJNA  
                Add Zx&=K"  
              /   \ t=IM"ZgfL  
            Divide   5 ' -td/w  
            /   \ k r5'E#  
          _1     3 W~& QcSWqD  
似乎一切都解决了?不。 iw^"?:'%  
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。 nNhb,J  
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。 _iH:>2p5R  
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: uCjbb  
, }B{)  
template < typename Right > H,(4a2zx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H<Zs2DP`  
Right & rt) const $r1{N h  
  { }F-,PSH Ml  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _| >bOI  
} Of;$ VK'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T,uJO<  
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。 ;y.<I&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `08}y*E  
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。 j34lPo `  
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。 ;HmQRiCg  
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#sb },J{  
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: *#Iqz9X.Y3  
,-)ww:  
template < class Action > CTZ#QiNP  
class picker : public Action  s x)x7  
  { a;v;%rs  
public : b/UjKNf@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9R N ge;*  
  // all the operator overloaded J';XAB }  
} ; O7xBMqMf  
XBos ^Q  
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。 98%6Z8AS6U  
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: 78O5$?b;#  
e ls&_BPE  
template < typename Right > v]m#+E   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g?9%_&/})A  
  { +\66; 7]s  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CW@G(R  
} u`wT_?%w  
7WN$ rl5/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EakS(Q?  
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。 'p4b8:X  
 o[>p  
template < typename T >   struct picker_maker Nu6]R677Y  
  { _R;+}1G/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M5l*D'GE]  
} ; Yd$64d7,h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f/e2td*A  
  { ]]_H|tO  
typedef picker < T > result; EhHW`  
} ; `*Jw[Bnh8  
UE/N-K)`  
下面总的结构就有了: bn8?-  
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。 q pFzK  
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。 0:k ~  lz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !GBGC|avE  
至此链式操作完美实现。 <>K@#|%Y&  
C 6wlRvWn  
K7 $Vl"l  
七. 问题3 !Mk:rO-L  
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。 t+B L O<  
o!M*cyq  
template < typename T1, typename T2 > von~-51;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d^jIsE`  
  { /pDI \]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c}g:vh  
} !YEU<9  
. G ~,h  
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: N0G-/  
Zc57]~  
template < typename T1, typename T2 > -Fs^^={Q  
struct result_2 blA]z!FU  
  { ?4}EhXR(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D^H<)5d9  
} ; `)R@\@jt  
Ig6>+Mw  
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? CmPix]YMQ  
这个差事就留给了holder自己。 ZW|VAn'>  
    B.J4}Ua  
v]HiG_C  
template < int Order > ^6 sT$set  
class holder; J8yi#A>+  
template <> Zm@ O[:~  
class holder < 1 > g$ *V A} s  
  { !S',V&Yb  
public : (FAd'$lhX}  
template < typename T > x 1"ikp}  
  struct result_1 WwDxZ>9jw  
  { -j_J 1P0,  
  typedef T & result; y]`@%V2P  
} ; S:"t]gbF =  
template < typename T1, typename T2 > HSOdqjR*  
  struct result_2 ^50/.Z >  
  { p=(;WnsK  
  typedef T1 & result; c#e_Fs  
} ; 7o+!Gts]  
template < typename T > wQ,RZO3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e+F5FAMR68  
  { A2"xCJ0`  
  return (T & )r; pstQithS  
} Al`[Iu&  
template < typename T1, typename T2 > 0PnW|N0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ${ ~UA 6  
  { m!:7ur:Y  
  return (T1 & )r1; 6Bp{FOj:Ss  
} #?i#q%q  
} ; ys;e2xekg  
L/GM~*Xp(O  
template <> HJ5m5':a  
class holder < 2 > ,\DB8v6l\A  
  { W &4`eB/4}  
public :  #~.i\|VL  
template < typename T > Rhx7eU#&  
  struct result_1 G6eC.vU]j  
  { Prhq ~oI4  
  typedef T & result; 2ezuP F  
} ; q'2PG@  
template < typename T1, typename T2 > uPV,-rm[F_  
  struct result_2 !r.}y|t?;  
  { 2>O2#53ls0  
  typedef T2 & result; ok\+$+ $ju  
} ; i&>,aiH@  
template < typename T > Xx|&%b{{r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _ |TE )h  
  { MQY1he2M  
  return (T & )r; Lx?bO`=qg7  
} ~~zw[#'  
template < typename T1, typename T2 > U&3*c+B4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yK?~X V:  
  { 7^iF,N  
  return (T2 & )r2;  A ]U]  
} 4Ro(r sO  
} ; SC2C%.%l`  
fe37T@  
$xu?zd"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1wc -v@E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rY!uc!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N@MeaO  
@su{Uno8/  
return l(i, j) = r(i, j); ~#a1]w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y[~6f,?^  
b=|&0B$E  
  return ( int & )i; Ix"c<1 I  
  return ( int & )j; Y6L+3*Qt  
最后执行i = j; {my=Li<_H  
可见,参数被正确的选择了。 o~-X7)]  
=|U2 }U;  
 ~M'\9  
btOTDqG`a  
[BQw$8 +n_  
八. 中期总结 6ZG)`u".("  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: qz0v1057#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /2@%:b)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g Go  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 68HX,t  
m@O\Bi}=}  
D@^F6am%  
r0 X2cc  
1=;QWb6  
kQ#eWk J,  
九. 简化 p_z"Uwp  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9#iDrZW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sN C?o[9l!  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^X&9"x)4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6 gKOpa  
  +-*/&|^等 87^ 4",  
2. 返回引用。 vR)7qX}  
  =,各种复合赋值等 2 YN` :"  
3. 返回固定类型。 Un/fP1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N/%#GfXx  
4. 原样返回。 ob00(?;H  
  operator, J7\q #]?  
5. 返回解引用的类型。 b {I`$E<[  
  operator*(单目) <=inogf  
6. 返回地址。 /J+)P<_A  
  operator&(单目) 9/$P_Q:3  
7. 下表访问返回类型。 ZWa#}VS}-n  
  operator[] )j6>b-H   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |f:d72{Qr  
  operator<<和operator>> <!N;(nZ9}O  
vf yv a  
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。 O0{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YW{V4yW  
AY;+Ws  
template < typename Left > yy } 0_  
struct value_return 1hviT&  
  { 7:L~n(QpP  
template < typename T > U(N$6{i_  
  struct result_1 )A0&16<  
  { |+:ZO5FaO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z]S0AB.Z@  
} ; 5dp#\J@  
+2}(]J=-  
template < typename T1, typename T2 > ? 03Zy3 /  
  struct result_2 #(IMRdUf  
  { |I}+!DDuv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a1`cI5n  
} ; zzQH@D1  
} ; 9`v:$(I  
$M`;."  
0:Y`#0qK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W-PZE|<  
#=H}6!18  
下面我们来剥离functor中的operator() D:ugP ,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C55n  
NoAb}1uae  
return l(t) op r(t) \u _v7g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c '+r[rSn1  
return op l(t) b2=Q~=Wc  
return op l(t1, t2) &E &iaw!  
return l(t) op fF>qU-  
return l(t1, t2) op C)96/k  
return l(t)[r(t)] A]?O& m |  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K2rS[Kdfaq  
;v +uv f  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .(1j!B4^  
单目: return f(l(t), r(t)); !-RpRRR[Co  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <Ihed |  
双目: return f(l(t)); >jz%bY  
return f(l(t1, t2)); ,L{o, qzC  
下面就是f的实现,以operator/为例 h!N&gZ[0  
/N]Ow  
struct meta_divide uP=_-ZUW  
  {  .02(O  
template < typename T1, typename T2 > V=4u7!ha  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #Wm@&|U  
  { a H|OA\<  
  return t1 / t2; txfwLqx  
} YeExjC  
} ; NVA`t]gn  
v6P~XK}G  
这个工作可以让宏来做: r{!"%03H_  
Ddl% V7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D@(M+u9/%  
template < typename T1, typename T2 > \ YV3TxvXMR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {8Jk=)(md  
以后可以直接用 8@W/43K8-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aBVEk2 p  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 J]Gc  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) K?Xo3W%K  
M`C~6Mf+  
!Ir1qt8 T  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &X]=Q pl  
tY$ty0y-e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3n84YX{  
class unary_op : public Rettype :&1=8^BY  
  { f0mH|tI`  
    Left l; O^R:_vb3I  
public : nhQ44qRgQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l q\'  
V:(w\'wm  
template < typename T > 'e<HPNi)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [zh4W*K_cq  
      { ^!o1l-Y^gr  
      return FuncType::execute(l(t)); 43u PH1 )  
    } N+C)/EN$  
"x.6W!  
    template < typename T1, typename T2 > }[KDE{,V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d#vS E.&  
      { |auX*hb9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ){Ciu[h  
    } -lP )  
} ; Ukh$`q}  
G>[ NZE  
0V>ESyae5  
同样还可以申明一个binary_op s}[A4`EWH  
~E<PtDab  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2Z/][?Jj{  
class binary_op : public Rettype W? "2;](  
  { jHu,u|e0>S  
    Left l; l`v +sV^1  
Right r; C>Omng1>^  
public : +3/k/W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oeu|/\+HW  
aDN6MZM  
template < typename T > Nl$gU3kL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L@1,7@  
      { vgh ^fa!/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); P0'e"\$  
    } z)58\rtz  
QD.zU/F~>  
    template < typename T1, typename T2 > IdV,%d{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [)Z 'N/;0  
      { .0nn0)"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l)tTg+:  
    } F,p`- m[q  
} ; L;1$xI8tx  
P3>..fhoW  
B\=SAi  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 a"0B?3*r46  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Kcscz,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Je#!Wd  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 sBP}n.#$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~w Zl2I  
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+]L-o6I2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 u @{E{  
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) '}U_D:o.b  
下面是修改过的unary_op zY7*[!c2  
ioB|*D<U2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  /6+1{p  
class unary_op "C_T]%'Wm  
  { .ocx(_3G  
Left l; v-P8WFjca  
  ES^>[2Y  
public : RL?u n}Qa  
i0k+l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vVI6m{zYV  
iP<k1#k  
template < typename T > C>*5=p|T  
  struct result_1 a$w},= `E  
  { t9G}Yd[T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7cIC&(h5  
} ; UppBnw  
EoKC8/  
template < typename T1, typename T2 > uz]E_&2  
  struct result_2 4rI:1 yGt@  
  { sCVI 2S!L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k1wCa^*gc  
} ; `*>V6B3  
- G8c5b[  
template < typename T1, typename T2 > {*N^C@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |r5e{  
  { D+f'*|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7N>oY$&)  
} PKi_Zh.D  
}c} ( 5  
template < typename T > h2"9"*S1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !tI=`Ml[  
  { O~.U:45t  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;_iPm?Y8  
} BEln6zj  
I[ai:   
} ; g]za"U|g  
x Y| yI>  
\ZS\i4  
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 [#0Yt/G  
好啦,现在才真正完美了。 z+jh ;!i  
现在在picker里面就可以这么添加了: !L77y^oV  
prZ55MS.  
template < typename Right > &} ,*\Oj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B#]_8svO  
  {  JX{KYU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mG_BM/$  
} Rv vh{U;t  
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。 &Cq{ _M  
*wwhZe4V  
&eIGF1ws  
,<sm,!^<r  
9RxO7K  
十. bind 4YLs^1'TG0  
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。  Vu [:A  
先来分析一下一段例子 _S"f_W  
~Eq\DK  
{]^2R>0Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -u|l}}bh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 . |uLt J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |z~LzSJv  
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。 }~Q5Y3]#~  
我们来写个简单的。 B;!f<"a8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gLIT;BK  
对于函数对象类的版本: I]X  
b{RqwV5P  
template < typename Func > h>wcT VF  
struct functor_trait <qhBc:kc  
  { }E;F)=E  
typedef typename Func::result_type result_type; nLy#|C  
} ; Qw?+!-7TN  
对于无参数函数的版本: C c*( {  
tWY2o3j  
template < typename Ret > $b>}C= gt  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7yI`e*EOD  
  { |y"jZT6R}t  
typedef Ret result_type; 9cd8=][  
} ; |)o#|Qo  
对于单参数函数的版本: ]` ]g@v  
z<pJYpxH  
template < typename Ret, typename V1 > 6GYtY>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zoP%u,XL  
  { 7 ({=*  
typedef Ret result_type; \Hwg) Uc{  
} ; 1$ML#5+,  
对于双参数函数的版本: >t3'_cBC!  
j'G tgT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4:mCXP,x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \M(* =5  
  { M3pjXc<O  
typedef Ret result_type; 4_LQ?U>$  
} ; S #8 >ZwQ  
等等。。。 GK{{7B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,P6=~q3k  
&|5GB3H =  
template < typename Func > 5PZN^\^  
struct func_return Ct]A%=cZW  
  { 0JY WrPR  
template < typename T > @Bs0Avj.  
  struct result_1 'iUg[{'+  
  { R1ktj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cDV ^8 R  
} ; 1S$h<RIPAc  
C3VLV&wF  
template < typename T1, typename T2 > ~xyw>m+o.  
  struct result_2 wJG$c-(\0  
  { n56;m`IU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nWWM2v  
} ; SH8/0g?  
} ; QH@>icAb  
o6}n8U}bk  
F}X0',   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A^Cj1:,  
zAScRg$:?  
template < typename Func, typename aPicker > SEF6B45}1  
class binder_1 HDIk9WC^  
  { @"|i"Hk^  
Func fn; I&]G   
aPicker pk; c3xl9S,5  
public : eN-au/kN  
&ak6zM  
template < typename T > rwqv V ^  
  struct result_1 }zMf7<C  
  { !3}deY8;#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \pY^^ l*  
} ; $L}aQlA1JM  
p25Fn`}H  
template < typename T1, typename T2 > cF+ X,]=6  
  struct result_2 t})$lM  
  { rPiNv 30L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?S#\K^  
} ; k%Vv?{g  
F0dI/+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cFZCf8:zB  
Z(Q2Ue;}&  
template < typename T > eD;6okdP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H;KDZO9W  
  { t#~?{i@m  
  return fn(pk(t)); Hi,t@!!  
} H{`{)mS  
template < typename T1, typename T2 > %|"Qi]c d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sH!O0WL  
  { N:BL=} V  
  return fn(pk(t1, t2)); zg}YGu|J  
} iI?{"}BZ  
} ; ?y7w}W  
UuJjO^t  
`y!/F?o+!  
一目了然不是么? ~1(j&&kXet  
最后实现bind "S!3m9_#  
>SI<rR[~%  
_PXdzeI.  
template < typename Func, typename aPicker > ~!:0iFE&H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <n0{7#PDqw  
  { Np,2j KF(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (.X]F_ *sc  
} ]qktj=p  
Wd 2sh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q~Jq/E"f  
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。 > J>V% 7  
T[uDZYx  
十一. phoenix  v[,Src  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: z'MS#6|}  
W{Q)-y  
for_each(v.begin(), v.end(), Faac]5u:*  
( +"!aM?o  
do_ k onoI&kV|  
[ b`~wG e  
  cout << _1 <<   " , " ?p^2Z6J'$  
] M?@p N<|  
.while_( -- _1), - r#K#v3  
cout << var( " \n " ) q-AN[_@  
) ^%[F8\}XPJ  
); 3N4.$#>#9@  
*gqSWQ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 0|Uc d  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i/qTFQst _  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a(x?fa[D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WH$HI/%*m  
t_c?Wp~tH  
1y[B[\  
template < typename Cond, typename Actor > AU{:;%.g  
class do_while 8;zDg$ (  
  { v'ay.oVzw  
Cond cd; Es8#]'Rk  
Actor act; n9oR)&:o  
public : AV4~U:vU  
template < typename T >  s>[{}7ca  
  struct result_1 XAD3Z?  
  { vjlGXT`m  
  typedef int result_type; v59nw]'  
} ; l)|lTOjb  
L.)yXuo4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dOXD{c  
Ci\? ^  
template < typename T > uHvaZMu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ->oz#  
  { )%j"  
  do !nw [  
    { P. V\ov7m2  
  act(t); d"&3Q_2CD  
  } ^gg!Me  
  while (cd(t)); {bkGYx5.C  
  return   0 ; )I9aC~eAD  
} 8hB.fau  
} ; n|KKby.$  
J(9=T<%T  
^k72{ 3N(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AQh["1{yJ  
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。 8 /m3+5  
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。 RVF F6N^  
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。 l,y^HTc}7/  
下面就是产生这个functor的类: e,Zv]Cym  
fPz=KoN  
 1N.tQ^  
template < typename Actor > h48 bb.p2  
class do_while_actor ;=p;v .l  
  { </ZHa:=7  
Actor act; l1RlYl5  
public : RV92qn B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} d*9j77C]  
i./Y w  
template < typename Cond > viV-e$s`.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0w}{(P;  
} ; B;c=eMw  
7}07Pit  
U_Y;fSl>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cVg$dt  
最后,是那个do_ 8b~7~VCk  
qKs7WBRJy  
UJwq n"Q^  
class do_while_invoker u'Pn(A@1R  
  { 7b,AQ9  
public : *NjMb{[ZQ  
template < typename Actor > Z@nmjji  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u]#8 $M2  
  { d<?X3&J  
  return do_while_actor < Actor > (act); [Ekgft&  
} 44|03Ty  
} do_; F]SIT\kBm  
w6v1 q:20  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 't ;/,+:V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :z124Zf  
最后来说说怎么处理break和continue TP^\e_k  
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。 eo]a'J9(  
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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