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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v_7?Zik8E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^/H9`z;  
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, Y<"BhE  
;B,6v P#  
n*Q~<`T  
2c Pd$j  
  class filler }\s\fNSQ/  
  { h:J0d~u  
public : h yPVt6Gkj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v*pN~}5  
} ; &ml7368@  
+Ui @3Q  
fC\Cx;q-  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \N[Z58R !z  
N"+o=nS  
bu j}pEI  
4~bbng  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |lnMT)^D  
orGkS<P  
ks}J ke>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d5hYOhO[  
6BnP"R.  
[#}0)  
G1vg2'A  
二. 战前分析 )$.::[pNA  
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。  3 )bC,  
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 ,?OWwm&J  
O :'ENoQ:&  
gHB*u!w7Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pr;z>|FgA>  
  /* --------------------------------------------- */ &N`s@Ka  
vector < int *> vp( 10 ); a___SYl 'K  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mw[  
/* --------------------------------------------- */ HVq02 Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6 G^x%s  
/* --------------------------------------------- */ Q|gRBu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O>h,u[0  
  /* --------------------------------------------- */ 3[RP:W@%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8c6dTT4  
/* --------------------------------------------- */ qir/Sa' [  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4IT`8n~  
OrZ=-9"  
0G=bu5  
uaX#nn?ws  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7;w x,7CUq  
1._1, _2是什么? OIqisQ7ZB  
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。 eL vbPE_  
2._1 = 1是在做什么? )37.H^7  
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。 ['*{f(AI  
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。 sv g`s,g  
3>+9Rru  
r&MHww1i  
三. 动工 Q7~9~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: swfcA\7R  
3Y L  
;?*`WB  
lU}y%J@  
template < typename T > QO-R>  
class assignment >R9_ ;  
  { Zs(I]^w;d  
T value; 6r x%>\UkS  
public : `2B,+ytW8  
assignment( const T & v) : value(v) {} QXQ'QEG  
template < typename T2 > e1EFZ,EcaO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kPt] [1jo  
} ; y,i ~w |4  
5 aT>8@$Z^  
o `]o(OP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZSBa+3;z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,D6hJ_:  
Ez= Q{g  
e13{G @  
Zgw;AY.R>  
  class holder 7eM:YqT/#  
  { T~238C{vh  
public : o9j*Yz  
template < typename T > [\Ks+S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &yQilyU{V  
  { pZYcCc>6&  
  return assignment < T > (t); &sbKN[xM  
} M<AjtDF%  
} ; =&5^[:ksB  
7jj.maK  
h6yXW! 8  
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: `.Oj^H6  
n%SR5+N"  
  static holder _1; 6 aE:v R2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 udEJo~u  
wc&`/'<p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M;96 Wm  
而不用手动写一个函数对象。 rzR=% >  
z vM=k-Ec  
\NiW(!Z}  
@scy v@5)F  
四. 问题分析 e(5 :XHe  
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。 h.QsI`@f  
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。 TL29{'4V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !4"!PrZDB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q{fgsc8v\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZQ%4]=w  
g!#M0  
五. 问题1:一致性 (O&R-5m  
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?| ut<0-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %![%wI?  
V!|:rwG2  
struct holder i;CVgdQ8  
  { CTNeh%K;  
  // L.E6~Rv  
  template < typename T > 9AA_e ~y  
T &   operator ()( const T & r) const BA5b;+o-  
  { 8zOoVO  
  return (T & )r; $jc&Tk#  
} cE|Z=}4I7  
} ; jMpV c E#  
U= Gw(  
这样的话assignment也必须相应改动: 0LjF$3GpZ  
<\9M+  
template < typename Left, typename Right > ytWTJ>L  
class assignment qwERy{]Sp;  
  { :4&q2-  
Left l; 'l&),]|$)  
Right r; &e-MOM2&  
public : #Yqj27&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <r8sZrY  
template < typename T2 > e hgUp =  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Fm|h3.`V  
} ; l2&s4ERqSm  
VJ8 " Q  
同时,holder的operator=也需要改动: wa)E.(x  
&ody[k?'  
template < typename T > +s`HTf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t&oNC6  
  { w@jC#E\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J%:D%=9 )  
} gf&\)"  
ik;S!S\v  
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。 ,sOdc!![  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;b-d2R  
0- =PP@W  
return l(rhs) = r; 6AA "JX  
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。 "u H VX|`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Uyuvmt>  
.?Pghqq.  
template < typename Tp > e2}5< 7  
class constant_t 4GL-3e  
  { Y*KP1=Md  
  const Tp t; >U.f`24  
public : w]% |^:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /'ukeK+'  
template < typename T > Jtv~n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g]ct6-m  
  { a%IJ8t+mn  
  return t; ]46-TuH  
} }OJ,<!v2pc  
} ; 2`]`nTz,  
##+f/Fxym  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ag7(nn0!  
下面就可以修改holder的operator=了 #guq/g$  
$#HPwmd  
template < typename T > N!TC}#}l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gQ0W>\xz  
  { O 8\wH  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l>J>?b=x"[  
} Q|CLis-  
uQ_s$@brI  
同时也要修改assignment的operator() _'.YC<;  
*oW^P~m/  
template < typename T2 > s (hJ *  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '1Z3MjX  
现在代码看起来就很一致了。 S{l >|N2q  
` &E-  
六. 问题2:链式操作 1c2zFBl.&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SXJ]()L?[v  
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。 (c'kZ9&  
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。 T``O!>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。 v=Y) A?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5>nb A8  
`\]gNn'Q  
template < typename T > L+]|-L`S  
struct result_1 6z-&Zu7@  
  { "L)=Y7Dx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kuZs30^  
} ; ]6*+i $  
,5 A&  
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: -!s?d5k")  
+J+[fbqX  
template < typename T > (TF;+FRW  
struct   ref PIthv [F  
  { $.g)%#h:  
typedef T & reference; +Y9n@`  
} ; #6'+e35^8  
template < typename T > ;"1  
struct   ref < T &> br[n5  
  { ~t,-y*=  
typedef T & reference; g3h:oQCS  
} ; ]CnqPLqL  
-:P`Rln  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E979qKl  
$YPQi.  
template < typename T > x392uS$#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const jWX^h^n7K  
  { :8CYTEc  
  return l(t) = r(t); Ev)aXP  
} {T=rsPp<@  
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。 l(fStpP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hj*Fn  
J=OWXL!<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 yClbM5,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;'fn{j6C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @:M?Re`L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |E7)s;}D  
最后的布局是: nWzGb2Y  
                Add ~=#jr0IZ  
              /   \ Qk_Mx"  
            Divide   5 |Ox !tvyr  
            /   \ "KhVS  
          _1     3 c8=@ s#  
似乎一切都解决了?不。 =I6u*$9<  
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。 M?FbBJ`sF  
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。 `B GU  
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: a=%QckR*  
n~e#Y<IP\1  
template < typename Right > ,iYKtS3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;A3aUN;"I  
Right & rt) const Cjn)`Q8  
  { M%#H>X\/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |TE\]  
} 6Y-sc*5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SaA9)s  
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。 LqOjVQxz  
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。 rjJ-ZRs\  
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。 v."0igMO  
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。 KJ]ejb$  
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? DP-euz  
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: *K}j>A  
I8]q~Q<-P  
template < class Action > P-*=e8z{  
class picker : public Action Ou'<9m!9  
  { 9>1 $Jv3  
public : `tjH#W`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xSal=a;k  
  // all the operator overloaded :87HXz6]jS  
} ; rQ!X  
p#T^o]+  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "v9i;Ba>+  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: YJ[Jo3M@j0  
Ac@ zTK6>  
template < typename Right > 7lJs{$ P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }F;Nh7?  
  { ~H+W[r}  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S}T*gUO  
} OlJkyL8|  
zV<vwIUrr  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oP0ZJK&;  
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。 -?K?P=B;X  
?{bAyh/  
template < typename T >   struct picker_maker *wY { ~zh  
  { e52y}'L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $sTvXf:g  
} ; kl90w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5 Y|(i1  
  { Ksu_4dE  
typedef picker < T > result; /t<C_lLM  
} ; 9}TQ u0  
a!?&8$^<  
下面总的结构就有了: }s7ibm'  
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。 -Jj"JN.  
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。 ji~P?5(:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?7:?OX  
至此链式操作完美实现。 #FHyP1uyc  
?V>\9?zb  
Wz^M*=,  
七. 问题3 \a|bx4M  
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。 O(Tdn;1  
=yZiBJ  
template < typename T1, typename T2 > 01-n_ $b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nnm9pnx  
  { Oy `2ccQ#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (fYrb# ]!y  
} a=!I(50  
n~wNee  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: R Wd#)3  
J|Xu]fg0  
template < typename T1, typename T2 > \B<A.,i4  
struct result_2 U'8ub(:&  
  { \1p_6U7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V L&5TZtz  
} ; ,PyA$Z  
\EC=#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? pSLv1d"9{  
这个差事就留给了holder自己。 D#~S< >u@  
    <g^!xX<r?  
Owa]ax5  
template < int Order > o9Z!Z ^  
class holder; f/&k $,w  
template <> \~YyY'J  
class holder < 1 > mu!hD^fw  
  { NSPa3NE  
public : b[MdA|C%j  
template < typename T > tl:+wp7P`  
  struct result_1 KP[H&4eoC  
  { #Ang8O@y  
  typedef T & result; #O |Z\|n  
} ; H3?HQ>&O7  
template < typename T1, typename T2 > =R>%}5  
  struct result_2 bLHj<AX#>|  
  { #{t?[JUn  
  typedef T1 & result; ;AwQpq>dy  
} ; oo:(GfO}  
template < typename T > d/Z258  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8w[nY.#T  
  { _Q:739&  
  return (T & )r; qhPvU( ,  
} LD~s@}yH>  
template < typename T1, typename T2 > --~m{qmy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ly{Q>MBM  
  { NB z3j  
  return (T1 & )r1; P0En&g+~  
} x*9CK8o=  
} ; ZL-YoMHc+_  
'|\et aD  
template <> R`RLq1WA  
class holder < 2 > {c3u!} mW  
  { YJ&K0 %R  
public : bYKyR}e  
template < typename T > W:8*Z8?7  
  struct result_1 {\?zqIM  
  { B~0L'8WzW  
  typedef T & result; 4+V+SD  
} ; %>cl0W3x  
template < typename T1, typename T2 > B~/LAD_  
  struct result_2 _V9 O,"DDc  
  { tkG0xRH  
  typedef T2 & result; bs%lMa.o  
} ; q]\bJV^/U  
template < typename T > 2g6G\F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fCMH<}w  
  { .=VtMi$n  
  return (T & )r; fDn|o"  
} o*_O1P  
template < typename T1, typename T2 > CZ/bO#~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S[b)`Wi D  
  { )m-l&UK  
  return (T2 & )r2; >t/P^fr_F  
} JYbE(&l%de  
} ; 0RLyAC|  
Rv)!p~V8  
3q>6gaTv  
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> >。 5K;vdwSB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L29,Y=n@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Vs1j9P|G  
[\ M=w7  
return l(i, j) = r(i, j); y1JxAj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $>3/6(bW  
#nE%.k|R~  
  return ( int & )i; P}%0YJ$6  
  return ( int & )j; 5pBQ~m3  
最后执行i = j; (O N \-*  
可见,参数被正确的选择了。 LiyEF&_u  
yn0OPjH  
eB:OvOol*^  
>A$J5B >d  
W |]24  
八. 中期总结 !OJ@ =y`i  
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: T4 dYC'z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S^@I4Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mGjxc}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~HwY?[}!m  
rx*1S/\PPc  
8+&] q#W3  
C^@.GA  
h^P>,dy0  
cJ G><'  
九. 简化 g<[_h(xDeG  
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。 G\\zk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }mjJglK!N  
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: OE!:`Bo3T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 GfAt-huL(  
  +-*/&|^等 T,72I  
2. 返回引用。 ~-,P1 u!  
  =,各种复合赋值等 +e0]Y8J{  
3. 返回固定类型。  8@)/a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Hp_3BulS<  
4. 原样返回。 ,`/J1(\ nd  
  operator, O[3AI^2  
5. 返回解引用的类型。 27-<q5q  
  operator*(单目) um@RaU  
6. 返回地址。 zaX!f ~;"  
  operator&(单目) A# W%ud4  
7. 下表访问返回类型。 71+J{XOC  
  operator[] H( `^1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,w|f*L$  
  operator<<和operator>> -{>Nrx|  
[=Wn7cr  
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。 p6(n\egR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %Ke:%##Y  
"HW~|M7>(  
template < typename Left > pa&*n=&cL  
struct value_return Aa;R_Jz  
  { D-.XSIEMu  
template < typename T > 4WnB{9 i`I  
  struct result_1 ?aInn:FE  
  { ;p"G<n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z8$@}|jN  
} ; rN)T xH&*p  
pR8]HNY0  
template < typename T1, typename T2 > :K&   
  struct result_2 ,jyNV<dI  
  { YMG{xGPtM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 22L#\qVkl  
} ; XF1x*zc  
} ; 0X\,!FL  
&oevgG  
8jxgSB",  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dOq*W<%  
w \pD'1e  
下面我们来剥离functor中的operator() QQKvy0?1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Cw]Q)rX{  
E9 QA<w  
return l(t) op r(t) \%9,< -~[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @b2{'#9]}  
return op l(t) -OZRSjmY  
return op l(t1, t2) 5gg_c?Vh/  
return l(t) op v709#/ cR  
return l(t1, t2) op TL+a_]3@  
return l(t)[r(t)] EI2V<v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t#kR@t+6$\  
?Zu=UVb  
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: u0h {bu  
单目: return f(l(t), r(t)); 2RKI M(~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CD(2A,u)/  
双目: return f(l(t)); 6OMywGI[Z  
return f(l(t1, t2)); $=n|MbFl  
下面就是f的实现,以operator/为例 w}<BO> z  
\LRno3  
struct meta_divide A>^\jIB>  
  { i% k`/X;  
template < typename T1, typename T2 > 3|%Q{U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tv)x(MX  
  { s4lkhoN\t  
  return t1 / t2; \;p5Pagx0-  
} St/Hv[H'[E  
} ; q@P5c  
I ms?^`N  
这个工作可以让宏来做: ghJ81  
o"t+G/M  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ w :Fes  
template < typename T1, typename T2 > \  m2%uGqz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N(Us9  
以后可以直接用 5xP\6Nx6&5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) *G$tfb(  
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 d c_^   
(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。。。) M cE$=Vv  
k( 1rp|qf  
="3Hc=1?R  
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 BOn2`|oLuF  
[#n ~ L6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2(LS<HqP[  
class unary_op : public Rettype NFPW#-TF  
  { @! ^c@  
    Left l; {AqN@i  
public : B[ooT3V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R>[2}R30  
o87. (  
template < typename T > o`\l&jUNe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^V v7u@y  
      { Afo(! v  
      return FuncType::execute(l(t)); |h(!CFR  
    } 7Q} P}9n  
#\iQ`Q<B  
    template < typename T1, typename T2 > u&".kk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |vA3+kG  
      { T5,/;e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <r.f ?chf  
    } iSo+6gu   
} ; e2;19bj&  
Ua\g*Cxh  
2pH2s\r<UJ  
同样还可以申明一个binary_op 3Z NYR'  
):jK sP ,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GIsXv 2  
class binary_op : public Rettype e`'O!  
  { }8GCOY  
    Left l; j"HB[N   
Right r; ry3;60E \)  
public : j% !   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wqyx{W`~w  
,g@U *06  
template < typename T > %Y:'5\^lC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yC4JYF]JN  
      { I,QJ/sI  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @~'c(+<3  
    } 8263  
A!H6$-W|p  
    template < typename T1, typename T2 > KWCA9.w4q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i0Qg[%{9#  
      { I<z /Y?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v-Ggf0RF  
    } \06fP4?  
} ; }3j/%oN.(  
]IXKoJUf  
PDvqA{  
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 2sjV*\Udf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'y}l9alF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xKEHN gen  
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。 tn+i5Eso  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A5z`_b4f  
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。。。 K=M5d^K<E  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NtkEb :  
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) .<^dv?@  
下面是修改过的unary_op l~AmHw e  
,* ?bET $  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > k]`I 3>/L  
class unary_op Sb>;k(;`:  
  { .1 .n{4z>:  
Left l; 0vQ@n7  
  fOm=#:O  
public : &9, 6<bToP  
{$bAs9L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (ScL  C  
rr'RX  
template < typename T > pq#Hca[  
  struct result_1 > YKvwbCf8  
  { f I`6]?W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ti#2D3  
} ; }N:0%Gk[;  
E).N u  
template < typename T1, typename T2 > L,p5:EW8.  
  struct result_2 {tk42}8k  
  { [m?eSq6e2b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {[61LQ6V9  
} ; UMpC2)5  
:R{Xd{?  
template < typename T1, typename T2 > ;t:B:4r(j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "639oB  
  { ?lnX."eAdB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #n]js7  
} Q*ZqY  
M['8zN  
template < typename T > `]#DdJ_|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (WCpaC  
  { K:c5Yq^  
  return OpClass::execute(lt(t)); lV]hjt-L 2  
} 8GN0487H  
gnlGL[r|  
} ; A/lxXy}D  
 [53rSr  
4M*UVdJ;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 5Z ] `n  
好啦,现在才真正完美了。 d2'9C6t  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~#h@.yW^JN  
8h=H\v^f  
template < typename Right > CA7tI >y_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }N#jA yp!  
  { s7tNAj bgD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 15 x~[?!  
} d2&sl(O  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ba1zu|@w  
ah>;wW!6/  
,u-i9`B  
D*|h c  
Mou>|U 1e"  
十. bind |#^u%#'[2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 "KcSOjvJ  
先来分析一下一段例子 Z=|:D,&  
LUna stA^  
Vx;f/CH3!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Bbz#$M!:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &q#$SU,$(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sHm|&  
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。 *P5Xy@:  
我们来写个简单的。 %E3|b6k\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Yn+/yz5k_  
对于函数对象类的版本: _Xlf}BE  
xop9*Z$  
template < typename Func > &dp(CH<De  
struct functor_trait B#&U5fSw+0  
  { q@~N?$>  
typedef typename Func::result_type result_type; -A(] ",*J  
} ; 1 9$ufod  
对于无参数函数的版本: puG$\D-[  
^6Q(he  
template < typename Ret > /FJAI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > KXL]Qw FN  
  { #*BcO-N  
typedef Ret result_type; QKL5! L9`  
} ; #[ vmS  
对于单参数函数的版本: r50}j  
>k<.bEx(A  
template < typename Ret, typename V1 > ?5K.#>{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > FTI[YR8?Y  
  { nmn$$=~)  
typedef Ret result_type; w}zl=w{G  
} ; KV k 36;$  
对于双参数函数的版本: ld -c?  
PPU,o8E+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kG[u$[B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yBXdj`bV  
  { ^:5 ;H=.  
typedef Ret result_type; oZHsCQ%  
} ; sw6]Bc  
等等。。。 A-aukJg9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,)hUL/r6  
\9geDX9A  
template < typename Func > J [J,  
struct func_return )TnxsFC  
  {  0$b)@  
template < typename T > {-2I^Ym 5i  
  struct result_1 1/c7((]7(,  
  { mg[=~&J^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PEW^Vl-6q  
} ; W&q]bi@C  
Qv(}*iq]  
template < typename T1, typename T2 > }o0R`15dA  
  struct result_2 i64a]=  
  { *F1!=:&s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tH,}_Bp  
} ; v T2YX5k&,  
} ; *.K+"WS%  
KFCrJ )  
oJK1~;:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v3x_8n$C9  
dqwAQ-x  
template < typename Func, typename aPicker > Z)<ljW  
class binder_1 %Ui&SZ\  
  { 'e_^s+l)a  
Func fn; {"S"V  
aPicker pk; &Ey5 H?U!  
public : -'QvUHL|  
Ac 0C,*|^  
template < typename T > ?wt%e;  
  struct result_1 @(Wx(3JR?}  
  { @G+Hrd6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <f %JZ4p*  
} ; xPWzm hF  
|'9%vtbM  
template < typename T1, typename T2 > "toyfZq@  
  struct result_2 Q#Q]xJH  
  { N`1:U 4}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2>p K  
} ; -D?T0>  
xQ\/6|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kE;h[No&K  
89*CoQ  
template < typename T > ?lW-NPr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~KHGh29  
  { ,#hS#?t   
  return fn(pk(t)); ZgQ4~s  
} +kP)T(6  
template < typename T1, typename T2 > #|k;nFJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qL.1N~$2  
  { JV(qTb W  
  return fn(pk(t1, t2)); De%WT:v  
} `[3Iz$K=  
} ; _U(b  
3TVp oB`  
B38_1X7  
一目了然不是么? EtvZk9d6h*  
最后实现bind vM!lL6T:  
#_0OYL`(mE  
(JHzwI8+  
template < typename Func, typename aPicker > =># S7=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f2ygN6(>  
  { 6SI`c+'@5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {XH!`\  
} @8E mY,{;  
8 z0j}xY%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 smvIU0:K  
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。 Tj7OV}:  
64 9{\;*4  
十一. phoenix LsH&`G^<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^ cpQ*Fz  
s kC*  
for_each(v.begin(), v.end(), #Jp_y|  
( !2R~/Rg  
do_ Ss6mN;&D  
[ I4 {uw ge  
  cout << _1 <<   " , " yqR2^wZ%r  
] c]LE9<G  
.while_( -- _1), <wWZ]P 2]  
cout << var( " \n " ) qp3J/(F  
) 1Z%^U ?  
); 6$$4!R-  
c<-F_+[  
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: 11t+ a,fM  
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 .RF ijr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Gx /sJ(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _^K)>  
IaMZPl  
XgL-t~_  
template < typename Cond, typename Actor > jkCa2!WQ'i  
class do_while C^9G \s'  
  { v zgR3r  
Cond cd; Afa| 6zZ>  
Actor act; 2L"$p?  
public : u`?MV2jU2  
template < typename T > :EJ8^'0Q  
  struct result_1 -kFEVJbUyc  
  { WO$9Svh8  
  typedef int result_type; VqGmZ|+8  
} ; [&12`!;j  
j#L"fW^GM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s |B  
eGcc'LBr;  
template < typename T > F]o&m::/K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SNqw 2f5  
  { ;[@);-9q  
  do  Age  
    { XTboFrf  
  act(t); E_sKDybj  
  } 7|Z=#3INw  
  while (cd(t)); _+Tq&,_:o  
  return   0 ; ^ [FK<9  
} lh^-L+G:Ok  
} ; L3}n(K AJj  
6r  
);EW(7KeL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XG_h\NIL  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 %]NaHf  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 yKupPp);  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 pFE&`T@ <  
下面就是产生这个functor的类: r\nKJdh;ka  
}nh!dVA8lh  
UQ]WBS\  
template < typename Actor > C>l{_J)n  
class do_while_actor ' cM2]<  
  { Nl"Xl?y}  
Actor act; ;MRK*sfw{  
public : =AEl:SY+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V9aGo#  
iA*^`NMaT  
template < typename Cond > ^na8d's:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]?KTw8j}  
} ; lO^Ly27  
y[QQopy4:  
NQB a+N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W)F<<B,  
最后,是那个do_ JF{yhx,+ p  
U~9Y9qzy,  
dL{zU4iUR  
class do_while_invoker 7b>FqW)%  
  { aC$-riP,?'  
public : Y]>!uwn  
template < typename Actor > 4}0DEH.Vx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U|tUX)9O  
  { aqL#g18  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9Q\CJ9  
} 4wLN#dpeEy  
} do_; iYbp^iVg  
NMaZ+g!t(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tc-pVw:TV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t<8vgdD  
最后来说说怎么处理break和continue Oz8"s4Y7  
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。 Z8vMVo  
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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