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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _Gq6xv\b1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zx%WV@O9  
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, V<UChD)N`  
-Fd&rq:GB(  
vS\2zwb}  
yD~,+}0)  
  class filler $6Q^u r:  
  { V~/G,3:0y%  
public : VaD+:b4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _CHzwNU  
} ; I4"p]>Y"  
qS\#MMsTd  
<kFLwF?PM'  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [eD0L7 1[  
[XY%<P3D  
J- S.m(  
|BFzTz,o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T^7Cv{[  
s21} a,eB  
^($'l)I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xuv W6Q;  
J[<Zy^"Y;  
jTR?!Mt0  
D#LV&4e>.E  
二. 战前分析 YJv$,Z&;HO  
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。 {]+t<  
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 SyVGm@  
Wu{=QjgY  
eMRH*MyD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >>J3"XHX  
  /* --------------------------------------------- */ 5(H%Ia  
vector < int *> vp( 10 ); upuN$4m&{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W+&5G(z~  
/* --------------------------------------------- */ d AcSG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _H]^7`;  
/* --------------------------------------------- */ ]"_c-=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }AS/^E  
  /* --------------------------------------------- */ ]QaKXg)3q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LJ[zF~4#  
/* --------------------------------------------- */ B)Y[~4o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MOD&3>NI  
=3X>Ur  
M<Wi:r:  
#`u}#(  
看了之后,我们可以思考一些问题: gko=5|c,@  
1._1, _2是什么? lndz  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 N_T5sZ\  
2._1 = 1是在做什么? ~`AB-0t.u  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 e\C-a4[C8P  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 dQ8RrD=$&  
U:TkO=/>:  
{T-\BTh&Q  
三. 动工 Z oXz@/T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: n>}Y@{<]/  
`r}_92Tt  
fc+-/!v  
<;Hb7p3N  
template < typename T > zhw*Bed<  
class assignment B!/kC)bF:  
  { =R=V  
T value;  _BP%@o  
public : ^f,4=-  
assignment( const T & v) : value(v) {} !Axe}RD'  
template < typename T2 > !}!KT(% %  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :C_/K(Rkl  
} ; (C. $w  
1(Is 7  
nNCR5&,q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )P(S:x'b0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q("m*eMRt  
uU 7 <8G  
WPRk>j  
hq7f"`  
  class holder G0 EXgq8  
  { P7-k!p"  
public : BsFO]F5mmX  
template < typename T > "IU}>y>J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {P6Bfh7CZ  
  { :Tpf8  
  return assignment < T > (t); uJ2ZHrJ  
} H7'42J@  
} ; \$_02:#  
"zcAYg^U  
6!]@ S|vDX  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @_C]5D^J^~  
&`qYe)1Eo  
  static holder _1; TAUl{??,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4+hNP'e  
aA4RC0'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iAH,f5T  
而不用手动写一个函数对象。 t5E$u(&+'B  
:XY%@n  
wG)e8,#  
a Y)vi$;]  
四. 问题分析 c$  /.Xp  
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。 ^dpM2$J  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 w<B S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'aEK{#en  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 TIJH} Ri  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1e[?}q]*  
x~5,v5R^]  
五. 问题1:一致性 8~(,qU8-N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \r IOnZ.WK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Hpix:To  
,&,%B|gT]  
struct holder 1R}9k)JQ  
  { *R+M#l9D`  
  // 1< vJuF^  
  template < typename T > wxHd^b  
T &   operator ()( const T & r) const -dovk?'Gj  
  { y7pBcyWTE=  
  return (T & )r; OFr"RGW"  
} 9C \}bT  
} ; ]lA}5  
2@MpWj4  
这样的话assignment也必须相应改动: B5 /8LEWw  
"1gIR^S%9  
template < typename Left, typename Right > s#5#WNzP  
class assignment ^!B]V>L-  
  { diNSF-wi,,  
Left l; V<WWtu;3  
Right r; p|gVIsg[-e  
public : C1{Q 4(K%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "S#$:92  
template < typename T2 > [,U l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \Yj_U'2"i  
} ; <p<6!tdO  
fa]8v6  
同时,holder的operator=也需要改动: Ia%cc L=  
e5AsX.kv B  
template < typename T > 3DO*kM1s@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const J ?{sTj"KB  
  { 9 5!xJdq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ED8{  
} Q.$/I+&j  
P>q~ocq<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 U>kaQ54/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nP*DZC0kE&  
06HU6d ,  
return l(rhs) = r; ?MywA'N@x  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7J3A]>qU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kmBA  
_L)LyQD]T  
template < typename Tp > 8o:h/F  
class constant_t ]iTP5~8U  
  { ;LgMi5dN  
  const Tp t; T ^eD  
public : yE N3/-S+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I8i|tQz  
template < typename T > c k[uvH   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )P R`irw  
  { <,O| fY%  
  return t; y=9fuGL6  
} 9+(6 /<  
} ; KOR*y(*8  
EiD41N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y|mtQ E?c  
下面就可以修改holder的operator=了 kK6t|Yn&  
[6K[P3UZx  
template < typename T > !gyW15z'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '~yxu$aK  
  { O\q6T7bfRW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !*DY dqQ/  
} Y, Lpv|  
WTD86A  
同时也要修改assignment的operator() DCa=o  
\|vo@E  
template < typename T2 > p}~Sgi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ymrnu-p o  
现在代码看起来就很一致了。 ,4,Bc<  
?pQ0* O0  
六. 问题2:链式操作 'ym Mu}q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DQ$m@_/4w  
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。 l^tRy_T:-  
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。 k{!9 f=^   
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。 BSkmFd(*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct n2o)K;wW+  
,W 'P8C  
template < typename T > ;<o?JM  
struct result_1 @@3 NSKA  
  { $2]>{g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; BQ,749^S  
} ;  f^}n#  
4<<eqxI$|  
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: Wf?[GO  
BC#`S&R  
template < typename T > :V6t5I'_  
struct   ref ?;w`hA3ei  
  { o=![+g  
typedef T & reference; #3>jgluM'  
} ; N:KM8PZ&~  
template < typename T > hw`pi6  
struct   ref < T &> w$]wd`N}  
  { U$@}!X  
typedef T & reference; 4QC_zyTE  
} ; 1D1kjM^Bo  
8YPX8d8u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: mxH63$R  
jU 3ceXV  
template < typename T > ijcF[bm E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const K{Nj-Rqd  
  { @G>e Cj  
  return l(t) = r(t); =^zGn+@z  
} Fv(FRZ)  
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。 b5~p:f-&4B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i u0'[  
I(3YXv VN  
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 ]"O* &  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~md06"AYJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h8k\~/iJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h0x'QiCc  
最后的布局是: Jz0AYiCq  
                Add _/ 5  
              /   \ 3k8nWT:wT  
            Divide   5 < h|&7  
            /   \ %"#ydOy  
          _1     3 L*rCUv`  
似乎一切都解决了?不。 D\-DsT.H  
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。 .f[z_% ar  
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。 Gf!c  
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: I~HA ad,k  
Yp3y%n  
template < typename Right > #l*w=D?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M) JozD%  
Right & rt) const Ag{)?5/d_  
  { $E8}||d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C%%gCPI^y  
} s[7/w[&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  '"hSX=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ;i [;%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 IW}Wt{'m  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 @eESKg(,  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 jW^]N$>  
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? . Y!dO@$:  
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: ,l,q;]C%  
I4 <_y5  
template < class Action > ZBH^0  
class picker : public Action YJDJj x  
  { AnE] kq u  
public : @d0~'_vtB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0a!|*Z  
  // all the operator overloaded W8-vF++R  
} ; t3v_o4`&  
X_3hh}=  
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。 wZ`*C mr  
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: +'w6=qI  
%n,_^voE  
template < typename Right > DHvZ:)aT}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A&jR-%JG  
  { $EdL^Q2KAy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fU.z_ T[@  
} (_N(K`4#W  
U9\w)D|+eE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > s|[qq7  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <&((vrfa  
3/c%4b.Z  
template < typename T >   struct picker_maker s I0:<6W  
  { *k?y+}E_f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M`* BS  
} ; fCX8s(|F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v4X ` Ul*  
  { # x X  
typedef picker < T > result; @'Pay)P  
} ; `0+-:sXZ6  
:S-{a  
下面总的结构就有了: wq8&2(|Fc  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 h >Z`&  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 wT,=C'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 va"bw!zXo*  
至此链式操作完美实现。 9@nd>B  
L{XW2c$h  
[{>1wJ Pdj  
七. 问题3 g^jTdrW/s  
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。 X<v1ES$  
_1YC9}  
template < typename T1, typename T2 > =?\%E[j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^oE#;aS  
  { >$a;+v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g<$2#c}  
} I;UT; /E2  
}YM[aq?6  
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 G+=0Rn^  
CZ{7?:^f  
template < typename T1, typename T2 > ^/}&z  
struct result_2 {DUtdu[  
  { u&o$2 '8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [;~"ctf{  
} ; nuA 0%K  
F]0 qt$GO  
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? eq<!  
这个差事就留给了holder自己。 .Ep&O#  
    E},zB*5TH  
|GP&!]  
template < int Order > 5-&"nn2*}1  
class holder; b0x%#trA{  
template <> $e  uI  
class holder < 1 > PY+4OZ$  
  { m GJRCK_  
public : "];@N!dA  
template < typename T > z'"Y+EWN  
  struct result_1 1FT3d  
  { Pl2eDv-y  
  typedef T & result; bg)}-]u]  
} ; *!dA/sid  
template < typename T1, typename T2 > zXbA$c  
  struct result_2 cHOC>|  
  { *=T(ncR['  
  typedef T1 & result; NnU`u.$D  
} ; ovi^bNQ  
template < typename T > |goK@ <  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const % w  
  { F'B0\v =  
  return (T & )r; J`{  o`>  
} Y; to9Kv$  
template < typename T1, typename T2 > 6V#EEb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C\dk} A  
  { M0 KU}h  
  return (T1 & )r1; YPCitGBl  
} #k)t.P Q  
} ; k;qWiYMV  
3 4&xh1=3  
template <> ~sq@^<M)s  
class holder < 2 > ?a1pO#{Dg  
  { 6)20%*[  
public : +m/n~-6q  
template < typename T > 7QoMroR  
  struct result_1 \F""G,AWq{  
  { U;!J(Us  
  typedef T & result; R-wz+j#  
} ; OEC/'QOae  
template < typename T1, typename T2 > }u{gQlV  
  struct result_2 k*Aee7  
  { E\p"%  
  typedef T2 & result;  =+q\Jh  
} ; G!h75G20  
template < typename T > :AI%{EV-L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $q .}eb0  
  { a(ml#-M  
  return (T & )r; p  UW7p  
} RAuVRm=E  
template < typename T1, typename T2 > w8 `1'*HG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k_Y7<z0G  
  { es=OWJt^  
  return (T2 & )r2; Ki&a"Fu3  
} -*Th=B-  
} ; 9QL%q; #  
Zs,6}m\  
WJ[>p ELT,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 4%I[.dBnM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?ks.M'@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }6=)w@v  
A5%$<  
return l(i, j) = r(i, j); ,H^!G\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) brlbJFZ19  
ED>a'y$f  
  return ( int & )i; y*v|q=  
  return ( int & )j; >7S@3,C3ke  
最后执行i = j; 5K)_w:U X  
可见,参数被正确的选择了。 /H3w7QU  
Ndgx@LTQQ  
9.il1mAKg  
 _+(@?  
,|.}6\zl*{  
八. 中期总结 ik;F@kdm`  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =)gdxywoC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WIpV'F|t]`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fGRV]6?V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4"\cA:9a  
DH.UJ +  
W8;!rFW  
Re %dNxJ=  
+lhCF*@*N  
%H2ios[UO  
九. 简化 qd#7A ksm  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ,VSO;:Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 c"pOi&  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Mw)6,O`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cUdS{K&K  
  +-*/&|^等 x{tlC}t  
2. 返回引用。 dM P'Vnfj  
  =,各种复合赋值等 GG +T-  
3. 返回固定类型。 n${k^e-=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r\Yh'cRW{  
4. 原样返回。  KLE)+|  
  operator, Jmi,;Af'/  
5. 返回解引用的类型。 c %Cbq0+2  
  operator*(单目) HEIg_6sb  
6. 返回地址。 Xtz:^tg  
  operator&(单目) \g h |G  
7. 下表访问返回类型。 _L$a[zH  
  operator[] 2CneRKQy  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i. (Af$  
  operator<<和operator>> 5b*knN>  
Zj'%c2U_  
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。 0\X<vrW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i1-%#YYF(  
SgehOu  
template < typename Left > )|^8`f  
struct value_return 0K26\1  
  { H:~u(N  
template < typename T > rDa{Ve  
  struct result_1 & d2 `{H  
  { vv{+p(~**O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4KnBb_w  
} ; zB~ <@  
Y:t?W  
template < typename T1, typename T2 > :zLf~ W  
  struct result_2 T<? kH  
  { FO:L+&hr?>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^\?Rh(pu  
} ; s&-MJ05y  
} ; aekke//y  
w}zmcO:x  
?+^p$'5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a.}#nSYP  
{\P%J:s#9  
下面我们来剥离functor中的operator() r~ 2*'zB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x3+ {Y  
^879sI  
return l(t) op r(t) 6w, "i#E!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WKlyOK=}  
return op l(t) kP ,8[r  
return op l(t1, t2) 'wG1un;t  
return l(t) op qqf*g=f  
return l(t1, t2) op wCruj`$  
return l(t)[r(t)] Zis,%XY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |%v:>XEO  
G 2)F<Y  
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: }X^MB  
单目: return f(l(t), r(t)); VN!nef  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); FpA t  
双目: return f(l(t)); Ui`{U  
return f(l(t1, t2)); j&'6|s{  
下面就是f的实现,以operator/为例 10 *Tk 8  
XGH:'^o_  
struct meta_divide AJxN9[Z!N  
  { }9fch9>Zr  
template < typename T1, typename T2 > )&d=2M;3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H>%AK''  
  { $["HC-n?.k  
  return t1 / t2; j9h fW'  
} =2Yt[8';  
} ; YZ4`b-  
KGg S"d  
这个工作可以让宏来做: ]0ErT9  
H~:oW~Ah  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -ZZJk-::  
template < typename T1, typename T2 > \ ?{J1Uw<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3zD#V3 =  
以后可以直接用 GyN|beou  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c]aU}[s1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 t~/:St  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ":M]3.  
pF-_yyQ  
rSJ!vQo Cb  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 t:fz%IOe  
fJc(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oMj"l#a*  
class unary_op : public Rettype uH%b rbrU  
  { PR:B6 F8  
    Left l; A+* lV*@0  
public : Mh-"B([Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Sl, DZ!  
}%/mPbd#  
template < typename T > ]$r]GVeN}H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #xGP|:m  
      { j;]I -M[  
      return FuncType::execute(l(t)); !~~KM?g  
    } RdWn =;  
KYm8|]'g  
    template < typename T1, typename T2 > s0f+AS|}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )__sw  
      { l! 88|~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D5P-$1KPt  
    } jc9C|r  
} ; Xpg -rxX  
.eD&UQ  
jsE8=zZs  
同样还可以申明一个binary_op I!*P' {lh  
B]G2P`sN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]A%3\)r  
class binary_op : public Rettype 0j!3\=P$  
  { qm!oJL  
    Left l; V=8db% ^  
Right r; AYfOETz  
public : Cy$~H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [#uhMn^  
49=pB,H;H  
template < typename T > }={@_g#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8fP2qj0  
      { ^7aqe*|vm  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *P=3Pl?j  
    } 5S!#^>_  
Ba m.B6-  
    template < typename T1, typename T2 > pJ/]\>#5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qr%N /7  
      { )y*&&q   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); *mp:#'  
    } k}fC58q  
} ; Tty'ysH  
yO)xN=o^\  
}? / Blr  
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 lz#.f,h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7gf(5p5ZV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) + m-88  
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。 #ay/VlD@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! NgyEy n \  
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。。。 QvZ"{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FJtmRPP[r  
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) k+ t(u]  
下面是修改过的unary_op :VlA2Ih&q  
!VWA4 e!+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > I~n4}}9M  
class unary_op .J O3#  
  { gdf0  
Left l; gxVr1DIkN  
  $ uTrM8  
public : q1:dcxR[  
zb9G&'7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lg-_[!4Z  
_S ng55s  
template < typename T > MN2i0!+  
  struct result_1 /io06)-/n  
  {  N~$>| gn  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5HOl~E  
} ; L'{W|Xb+  
c<|y/n  
template < typename T1, typename T2 > c rb^TuN  
  struct result_2 s oY\6mHio  
  { '/8/M{`s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <WIIurp  
} ; b:F;6X0~Hl  
,EEAxmf  
template < typename T1, typename T2 > +S4>}2N33  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tI{]&dev  
  { Uyb0iQ-,s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iZn0B5]ikj  
} x>EL|Q=?  
yk4 @@kHW  
template < typename T > ;9z|rWsF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *G.vY#h  
  { 7zw0 g~+  
  return OpClass::execute(lt(t)); /";tkad^  
} p}!i_P  
ASbI c"S6  
} ; DW7E ]o  
h s',f  
Zu|NF uFI  
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 J;_4 3eS  
好啦,现在才真正完美了。 AA=Ob$2$  
现在在picker里面就可以这么添加了: D^ @@ P  
D{B?2}X  
template < typename Right > gEk;Tj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c@[Trk m  
  { ?. ` ga*   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IzTJ7E*i  
} nDraX_sm=  
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。 jyIIE7.I"  
BZW03e8|  
phu,&DS!  
8HKv_vl  
!rRBy3&  
十. bind s*Qyd{"z  
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。 y-+W  
先来分析一下一段例子 N0S^{j,i  
;VKWY  
t~ {O)tt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (5!'42  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2JK '!Ry)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s_y8+BJaV  
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。 vcu@_N1Dc  
我们来写个简单的。 +w]#26`d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Cik1~5iF  
对于函数对象类的版本: As46:<!2  
<w^u^)iLy1  
template < typename Func > -O$vJ,*  
struct functor_trait H};1>G4  
  { f9K7^qwkiz  
typedef typename Func::result_type result_type; VrRF2(Kn?  
} ; zF`a:dD$d  
对于无参数函数的版本: n{TWdC  
o~XK*f=(  
template < typename Ret > ];w}?LFb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2om:S+3)2  
  { 4ekwmw(ox  
typedef Ret result_type; Cl&mz1Y;]1  
} ; 4E.9CjN1>  
对于单参数函数的版本: ^(:~8 h  
fr(Ja;  
template < typename Ret, typename V1 > X?t;uZI^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $(D>v!dp  
  { 0~U%csPHt  
typedef Ret result_type; =?C <@  
} ; k( 0;>)<i  
对于双参数函数的版本: B{Vc-qJ  
|^Y"*Y4*h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )$TN%hV!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \Vx^u}3O  
  { FQO=}0Hl  
typedef Ret result_type; rEWJ3*Hb  
} ; TQck$&  
等等。。。 !nl-}P,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy A4f"v)vM  
ftRFG  
template < typename Func > +TqrvI.  
struct func_return nV8'QDQ:Al  
  { TXi|  
template < typename T > >niv >+!N  
  struct result_1 t>"`rcg  
  { 8/>.g.]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EY"of[p  
} ; zp8x/,gwF  
P+f}r^4}  
template < typename T1, typename T2 > #,z-Pj?O!  
  struct result_2 &V*MNi,4Z  
  { mQ`atFz:Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wY ItG"+6  
} ; T9$~tv,5F  
} ; R*bx&..<  
sPQj B[  
S~:uOm2t\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r2#G|/=@  
lUjZ=3"'  
template < typename Func, typename aPicker > _<f%== I'  
class binder_1 [4#HuO@h  
  { >;9g`d  
Func fn; q`p0ul,n  
aPicker pk; 7u;N/@  
public : 05H:ZrUV  
n`Z}tQ%)o  
template < typename T > (!fx5&F  
  struct result_1 \Ebh6SRp\  
  { b|AjB:G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !k% PP  
} ; o}r_+\n  
H,TApF89A  
template < typename T1, typename T2 > "=DQ {(L  
  struct result_2 Ut2T:%m{  
  { ;O)*!yA(GG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e^ N~)Nlj  
} ; #"-_~  
KH#z =_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5nib<B%<V  
BC!) g+8  
template < typename T > ZgEV-.>P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V/xXW=  
  { %'WC7s  
  return fn(pk(t)); qery|0W  
} (pCHj'  
template < typename T1, typename T2 > pmBN?<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sydl[c pH$  
  { W3[>IH"+  
  return fn(pk(t1, t2)); {f/]K GGk  
} vmNo~clt\  
} ; axmq/8X  
M{orw;1Isy  
u:J( 0re  
一目了然不是么? T"htWo{v>  
最后实现bind JZ`u?ZaJ/s  
l@SV!keQ  
L *\[;.mk  
template < typename Func, typename aPicker > 9j^rFG!n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CC^]Y.9  
  { <EqS ,cO^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Dn<3#V  
} ~roNe|P  
)0 E_Y@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '%/=\Q`  
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。 y(<{e~  
AVLY|79#  
十一. phoenix >|RoLV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "Ai\NC  
*PlKl_nP6  
for_each(v.begin(), v.end(), :j~4mb?$  
( ;g8v7>p  
do_ h{"SV*Xpk/  
[ Kn$t_7AF^  
  cout << _1 <<   " , " +pSo(e(  
] 4_>;|2  
.while_( -- _1), %cDGs^lgA  
cout << var( " \n " ) 6?5dGYAX<  
) 6H2Bf*i  
); -}4CY\d6'  
H[: lQ\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ,#BD/dF  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor cg^~P-i@*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "4xo,JUf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .= ~2"P  
=/j!S|P  
/Bgqf,N |  
template < typename Cond, typename Actor > ?IQDk|<%  
class do_while Chl^LEN:  
  { dY. X/f  
Cond cd; eN5F@isy  
Actor act; VWt=9D;  
public : |g \ _xl  
template < typename T >   +fM8  
  struct result_1 G"3KYBN>  
  { \nyqW4nTm  
  typedef int result_type; %I`'it2d  
} ; m["e7>9G  
\c{sG\ >  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} oH4zW5  
)%p46(]  
template < typename T > ;Q&9 t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :''Swi<H  
  { pRlScD_};  
  do }LS.bQKqi,  
    { ?`Mk$Y%my  
  act(t); |Wck-+}U  
  } ,_V/W'  
  while (cd(t)); z@ZI$.w  
  return   0 ; J"h2"$v,  
} L;g2ZoqIr0  
} ; ' xaPahx;  
8cvSA&l(D  
0iC5,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1,zc8>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。 -#;ZZ \fdj  
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。 %L)QTv/  
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。 WoN JF6=?  
下面就是产生这个functor的类: JXww_e[  
%@ >^JTkY8  
pUmT?N!  
template < typename Actor > hN0h'JJ[7  
class do_while_actor T ;84Sv  
  { " +{2!  
Actor act; ?HOnDw.v1  
public : R)N^j'R~=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +-TEB  
3NZK$d=4  
template < typename Cond > %*<Wf4P"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; CU c,  
} ; \I6F;G6  
I4ZbMnO  
6^jrv [d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;D-k\kv  
最后,是那个do_ Omn $O>  
ukW L3  
;[Xf@xf  
class do_while_invoker 9X1vL  
  { c*axw%Us  
public : h7.jWJTo  
template < typename Actor > u f<%!=e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m=COF$<  
  { 3qu?qD  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0S+$l  
} }9B},  
} do_; l| \ -d  
ettBque  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U4Y)Jk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %< ;u JP K  
最后来说说怎么处理break和continue bs% RWwn  
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。 &'DR`e O)  
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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