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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0MOAd!N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Zwc b5\Q  
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, ovl@[>OB  
eZv0"FK X  
o^ 4+eE  
OhTO*C8  
  class filler s[g1e i9  
  { 'fB`e]_  
public : dcA0k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pxN'E;P-  
} ; P$Dr6;  
qHj4`&  
c*h5lM'n6  
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: ,kP{3.#Q  
^\!^#rO  
7+c@pEU]  
C{Fo^-3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =:b/z1-v  
#: F)A_Y  
3lJK[V{'#'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1 ID! rxE  
`8Om*{xg  
"[%NXan  
j}|6k6t  
二. 战前分析 =}L[/RL  
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。 ~2qFA2  
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 <I>q1m?KN  
C$5v:Fk  
:sn}D~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `S VR_  
  /* --------------------------------------------- */ D&'".N,}  
vector < int *> vp( 10 ); [:o#d`^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5!Guf?i  
/* --------------------------------------------- */ s)C.e# xl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =m40{  
/* --------------------------------------------- */ qj|GAGrQ2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q\~7z1   
  /* --------------------------------------------- */ LP87X-qkjW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9=/8d`r  
/* --------------------------------------------- */ WgIVhj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V=c&QPP  
f="}.  
T4UY%E!0  
Cr&ua|%F  
看了之后,我们可以思考一些问题: h m"B kOA  
1._1, _2是什么? G0^PnE0-  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 464Z0C  
2._1 = 1是在做什么? n_!&Wr^CX  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 bi5'-.B  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 u&<LW4  
iZ58;`  
l"- D@]"  
三. 动工 oU2RxK->u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HiWZ?G  
:\>UZ9h #  
o;O_N^_W  
B<o i,S  
template < typename T > Ywni2-)<  
class assignment 3w-0v"j U  
  { VTF),e!  
T value; )j$Bo{  
public : -H]svOX  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^yX W.s  
template < typename T2 > :!|xg! |y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |k^X!C0  
} ; 3B_S>0H"$  
Ug9o/I@}C  
g ` Wr3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !ine|NM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment KLxg  
wCdUYgsPT"  
ubgq8@;  
OZ-F+#d  
  class holder TEYbB=.  
  { 86I".R$d  
public : > 4^U=T#  
template < typename T > # ><.zZ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gK PV*  
  { _Q7)FK  
  return assignment < T > (t); { u;ntDr  
} V9MA)If>  
} ; <uAqb Wu  
T"2ye9a  
6=zme6D  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: UgUW4x'+  
wOOPuCw?  
  static holder _1; ch-GmAj 9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;mMn-+3<  
`W-:@?PmQx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gs. K,xma  
而不用手动写一个函数对象。 Wima=xYe\5  
l\S..B +  
M F& +4$q  
\^_F>M  
四. 问题分析 Z{e5 OJ  
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。 7igrRU#1%  
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。 ,C CIg9Pt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K r9 @  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l5aQDkp}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 > sUk6Z~  
VJ wzYl   
五. 问题1:一致性 JiRW|+`pe  
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?| $bN%x/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;ymUMQ%;/  
&3AGj,  
struct holder WJ mj|$D  
  { /423!g0Q  
  // f}@]dFr  
  template < typename T > c|I{U[(U  
T &   operator ()( const T & r) const tv?~LJYN  
  { u[cbRn,W  
  return (T & )r; hLBX,r)u  
} T6{IuQjXs  
} ; N<?RN;M  
@O4m-Oosi  
这样的话assignment也必须相应改动: 4$.4,4+  
q~a6ES_lA  
template < typename Left, typename Right > y\ouIsI77  
class assignment m!v`nw]  
  { ^gNAGQYA  
Left l; lS}5bcjR=k  
Right r; @1rF9< 4g  
public : QHA<7Wg  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rU(N@i%  
template < typename T2 > lQ@ 2s[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c~p4M64  
} ; #K  ]k  
"bRck88V  
同时,holder的operator=也需要改动:  8sE@?,  
uGgR@+7?Z  
template < typename T > 4,FuQ}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V5M_N;h  
  { y_\vXY'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); y%iN9 -t  
} fU$zG"a_  
xpUaFb  
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。 -<qci3Ba}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M]eH JZ~v  
1)M3*h3  
return l(rhs) = r; skr^m%W  
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。 6 70g|&v.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Pgb<;c:4  
1P&c:n  
template < typename Tp > R$NH [Tz  
class constant_t WCU[]A  
  { Wrt3p-N"D  
  const Tp t; YpXUYNy  
public : 4km=KOx[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} c7S<ex,  
template < typename T > f |aO9w   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const / [:@j+n\  
  { 7@MVInV9  
  return t; oO!@s`  
} YP+0 uZ[g  
} ; vlx wt~  
O Y/QA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ss |<\DE+  
下面就可以修改holder的operator=了 omY%sQ{)  
7*uG9iX  
template < typename T > )}vQ?n[:'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n omtP }  
  { %0. o(U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Lab{?!E>U  
} ~%(r47n  
OP%h`  
同时也要修改assignment的operator() ;OE{&  
NC|&7qQ  
template < typename T2 > |$^,e%bE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1u 'x|Un  
现在代码看起来就很一致了。 d{I|4h  
?}lgwKBHl;  
六. 问题2:链式操作 @4_W}1W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @UE0.R<  
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。 nSmYa7  
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 k2B\}6  
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。 H+\rCefba  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d8/lEmv[  
^`Vt<DMT  
template < typename T > ~1i,R1_\Y  
struct result_1 9kWyO:a_(  
  { f!eC|:D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pNCk~OM  
} ; !JJCG  
ey@y?X=  
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: 2j*\n|"}{  
tihb38gE  
template < typename T > X Oc0j9Oa  
struct   ref *!Vic#D%  
  { q$0^U{j/  
typedef T & reference; V!a|rTU6  
} ; F;}?O==H;  
template < typename T > `{<2{}2M  
struct   ref < T &> Y)?4OB=n  
  { 0q>f x  
typedef T & reference; ;Hv#SRSz  
} ; /<Zy-+3  
?7Y X @x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !634 8nU:  
rmk'{"  
template < typename T > R1\cAP^ 0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y:ZI9JK?  
  { X_ !Sm  
  return l(t) = r(t); ;xXHSxa:=W  
} b8feo'4Z   
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。 #AFr@n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0+m"eGwTm  
(<=qW_iW  
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 :~{XL>:S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7a-> "W  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fZ 17  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e}-uU7O  
最后的布局是: Wi'BX#xCB  
                Add RHz'Dz>0  
              /   \ ?so 3Kj6H  
            Divide   5 gh['T,  
            /   \  QSmE:Y  
          _1     3 *B#<5<T  
似乎一切都解决了?不。 5MO:hE5sm  
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。 Qf$0^$ "  
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。 Yono8M;9*  
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: ~BaU2S@y  
<~u.:x@ R  
template < typename Right > b=Zg1SqV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4qrPAt  
Right & rt) const @L,T/m-HF  
  { d]} 7]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f)vD2_E  
} /1gKc}rB2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 GKZn|<Y|{c  
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。 YEF%l'm( \  
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。 e*jn7aya  
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。 6jO*rseC  
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。 d&n0:xOc  
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? +[zrU`!@  
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:  #Z"N\49  
@R9  
template < class Action > tI{pu}/"#  
class picker : public Action #z6RzZu  
  { nv2Y6e}dG  
public : mO?G[?*\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wGBQ.Ve[  
  // all the operator overloaded '.#KkvE##  
} ;  ?MPM@9  
}^pnwo9vV  
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。 /#G^?2o M  
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: O (tcu@vfl  
q(\$-Dk.Vv  
template < typename Right > k&n7 _[]n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [f:>tRdH  
  { FJ!N)`[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a' .o  
} 5lxC**NA  
<(>v|5K0]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i6h:%n]Io  
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。 3r%I *  
 /d0LD  
template < typename T >   struct picker_maker ahhVl=9/ao  
  { ygd'Nh!@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #D .H2'_}  
} ; <T+Pw7X   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $lU~3I)  
  { Njc3X@4=  
typedef picker < T > result; YM1tP'4j@  
} ; aCMF[ 3j  
=3a`NO5!  
下面总的结构就有了: 4_F<jx,G  
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。 Ipb 4{A&"\  
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。 U :J~O y_Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hh|'Uq3  
至此链式操作完美实现。 `Rm2G  
[A yq%MA  
VS%8f.7ep  
七. 问题3 h7~&rWb  
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。 l9qq;hhGP,  
dG Qy=T:  
template < typename T1, typename T2 > VrQw;-rQ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W a2V Z  
  { $kZ,uvKN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wAVO%8u  
} :kOLiko!4>  
oMkB!s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ?Xlmt$Jp  
rw ^^12)  
template < typename T1, typename T2 > ''?.6r  
struct result_2 ~N>[7I"*  
  { 3-h u'xSU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G"O %u|7  
} ; $QNfy.6Tn  
.^,fw=T|1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 8ftLYMX@  
这个差事就留给了holder自己。 SXwgn >  
    fx99@%Ii  
S]K^wj[  
template < int Order > 2^[fUzL?  
class holder; dn:g_!]p  
template <> @ns2$(wkm@  
class holder < 1 > IW$&V``v  
  { 8p-5.GU)<e  
public : R+]Fh4t  
template < typename T > P-7!\[];te  
  struct result_1 fR_)e:  
  { 0 m";=:(w  
  typedef T & result; j<"0ym)A  
} ;   
template < typename T1, typename T2 > b ?B"u^b!  
  struct result_2 L)y}  
  { ~Xh(JK]  
  typedef T1 & result; HTQ .kV  
} ; p%xo@v(  
template < typename T > |>j=#2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4{}u PbS  
  { I@pnZ-5  
  return (T & )r; c ?V,a`6  
} 44kY[jhf  
template < typename T1, typename T2 > A;SRm<,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jMW|B  
  { 87YT;Z;U&  
  return (T1 & )r1; ?rk3oa-  
} unSF;S<  
} ; Q\m"n^XN  
5NJ@mm{0  
template <> >J.a, !  
class holder < 2 > y;;^o6Gnw  
  { N]KqSpPh  
public : Q]{DhDz ?+  
template < typename T > 7yeZ+lD  
  struct result_1 iMk`t:!;#"  
  { k8Qv>z  
  typedef T & result; S8.nM}x  
} ; qW?^_  
template < typename T1, typename T2 > yw#P<8{/[  
  struct result_2 "y_$!KY%  
  { Wj8\~B=('  
  typedef T2 & result; ]r'b(R; S  
} ; 68;,hS*|6  
template < typename T > ?#,\,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \<i#Jn+)  
  { VF<{Qx*  
  return (T & )r; B,e@v2jO|  
} j(va# f#  
template < typename T1, typename T2 > ;6fkG/T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SY>N-fW\H:  
  { `S;pn+5  
  return (T2 & )r2; nUd(@@%m  
} l*B;/ >nR  
} ; 'G@Npp)&^  
h,TDNR<1L  
r/:9j(yxr  
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> >。 :d)@|SR1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %+o]1R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Kqhj=B  
gAv?\9=a)W  
return l(i, j) = r(i, j); C\$7C5/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IB(IiF5  
AGLzA+6M  
  return ( int & )i; NawnC!~ $  
  return ( int & )j; ^R>&^"oI  
最后执行i = j; %#/7Tl:  
可见,参数被正确的选择了。 nzhQ\'TC  
rf1-E57#  
YHvmo@  
!6f#OAP\  
sAnStS=>  
八. 中期总结 B:^5W{  
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: {BJ[h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dRWp/3 }  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $sGX%u  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?y ]3kU  
*!C^L"i  
Vi5RkUY]  
8$?a?7,>|  
n?kU  
${6 ;]ye  
九. 简化 VdVca1Z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 pOnZ7(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >jN)9}3>-#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Vwm\a]s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 dXrv  
  +-*/&|^等 .!nFy`  
2. 返回引用。 (Pvch!  
  =,各种复合赋值等 %8S!l;\H5  
3. 返回固定类型。 n+Fl|4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !Aj_r^[X`  
4. 原样返回。 VNXB7#ry  
  operator, ~[k 2(  
5. 返回解引用的类型。 |{t}ULc  
  operator*(单目) @B+  
6. 返回地址。 }KS[(Q  
  operator&(单目) 0DS<(  
7. 下表访问返回类型。 UL"Jwq D  
  operator[] Rqvm%sAi  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +c\fDVv  
  operator<<和operator>> K<Iz5+oD  
W?XvVPB  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5-=mtvA:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Fc 5g~T  
uysGOyi<u  
template < typename Left > crZ\:LeJ  
struct value_return ;I5HMc_a"  
  { Dc #iM0  
template < typename T > ZVK;m1?'  
  struct result_1 Er~5\9,/<]  
  { CO4*"~']t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BuK82   
} ; Dugr{Y/0  
BR"*-$u0;  
template < typename T1, typename T2 > P(A%z2Ql  
  struct result_2 NrS1y"#d9  
  { 3YA !2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =_.Zv  
} ; iwrdZLE  
} ; l ^\5Jr03  
E*rDwTd  
T'f E4}rY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P9X/yZ42  
^[^uDE <  
下面我们来剥离functor中的operator() =0x[Sa$&,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: X} 8rrC=  
>Mi A|N=  
return l(t) op r(t) *K-,<hJ#L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G} }oeS  
return op l(t) TxPP{6t  
return op l(t1, t2) (W*yF2r  
return l(t) op ^t9"!K  
return l(t1, t2) op HYW+,ts'  
return l(t)[r(t)] Z1^S;#v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4y%N(^  
mxP{"6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: vV"TTzs!  
单目: return f(l(t), r(t)); r&Za*TD^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }IEYH&4!  
双目: return f(l(t)); SGjaH 8z  
return f(l(t1, t2)); -pa.-@  
下面就是f的实现,以operator/为例 w7w$z _P  
A+;]# 1y(D  
struct meta_divide fwXk{P/  
  { `~pB1sS{  
template < typename T1, typename T2 > 1 *;?uC\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^N0hc!$  
  { WpSdukXY{  
  return t1 / t2; ZaXK=%z  
} =2->1<!x6<  
} ; D[;6xJ  
iK=H9j  
这个工作可以让宏来做: .:_dS=ut  
F;`of  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qXP)R/~OZ  
template < typename T1, typename T2 > \ &k : |  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?G.9D`95  
以后可以直接用 wQ(ME7 t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t-_N|iW' 5  
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 dtm_~r7~  
(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。。。) `I_%`15>  
~>s^/`|?  
< ~x5{p  
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 }_5z(7}3  
^>[DG]g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q& 4Z.(  
class unary_op : public Rettype t(Iy[-  
  { \!z=x#!O$  
    Left l; :vX;>SH$p  
public : 8=)A ksu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P#rwYPww\  
q0DoR@  
template < typename T > w?<:`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &AOw(?2  
      { q:1 1XPP  
      return FuncType::execute(l(t)); 6t/})Xv  
    } E(]yjZ/  
IO]Oo3  
    template < typename T1, typename T2 > ckN/_ u3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %#ms`"H  
      { /KlA7MH6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); z9;vE7n!  
    } gh i!4  
} ; -+Quw2465^  
`C_#EU-  
4ol=YGCI_  
同样还可以申明一个binary_op Ldt7?Y(V(  
J6NQ5S\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >i@gR  
class binary_op : public Rettype k 2;m"F  
  { A 7DdUNR  
    Left l; YfF&: "-NU  
Right r; [J-r*t"!  
public : gjyg`%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]WyV~Dzz<  
b^hCm`2w*  
template < typename T > }[ux4cd8Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ot(|t4^  
      { LUS7-~:F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 90I)"vfW5  
    } UY%@i  
:Q$3P+6a  
    template < typename T1, typename T2 > f_.1)O'83  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gtjgC0   
      { EsA^P2?_+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q7c_;z_  
    } bp$8hUNYz-  
} ; alHwN^GhP  
o)S>x0| [  
$V`O%Sz  
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 Ldir'FW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?xUz{O0/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .7E-  
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。 >{Lfrc1  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #J^p,6  
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。。。 D|9B1>A,m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  s.GTY@t  
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)  w8FZXL  
下面是修改过的unary_op R&PQ[Xc  
p c-'+7Dh>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <|Z0|sel  
class unary_op ,EwJg69  
  { -cq ~\m^6  
Left l; Of([z!'Gc  
  Ie4*#N_  
public : uz'beE  
|W:kzTT-T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ua7I K~8l  
5:n&G[Md  
template < typename T > sPc\xY  
  struct result_1 \hNMTj#O  
  { =Ee f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u!L8Sv  
} ; PO)5L  
`yuD/-j  
template < typename T1, typename T2 > F<IqKgGzH  
  struct result_2 1{";u"q  
  { <!DOCvd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8'g/WZY~~  
} ; nW|[poQK  
m\@Q/_ v  
template < typename T1, typename T2 > ;]n U->  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y=  
  { ' P-K}Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9iS3.LCfX  
}  pLyX9C  
$8_*LR$  
template < typename T > hc0VS3 k)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mYt(`S*q  
  { Txoc  
  return OpClass::execute(lt(t)); r% mN]?u  
} (W@ ypK@  
L/<Up   
} ; m^]/ /j  
f<kL}B+,Og  
<;U"D.'  
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 ;?n*w+6<  
好啦,现在才真正完美了。 LGod"8~U  
现在在picker里面就可以这么添加了: *q8W;Wa L  
+[~\\X  
template < typename Right > g3x192f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const kO2im+y  
  { WQ"ZQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #NL1N_B  
} zROyG  
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。 #axRg=d?K  
.v;2Q7X  
n,Ux>L  
,&)XhO?  
9=JU &/!  
十. bind xR1g  
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。 1/1P;8F@G  
先来分析一下一段例子 $L`7(0U-  
 ) mv}u~  
z': >nw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x!"!oJG^k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *FG@Dts^&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _B W$?:)9  
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。 MX9 q )(:  
我们来写个简单的。 * =;=VUu5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OpH9sBnA  
对于函数对象类的版本: m+uh6IqN./  
F ^E(AE  
template < typename Func > u)Y#&qA  
struct functor_trait 9`09.`U9[  
  { & 6}vvgz  
typedef typename Func::result_type result_type; 3:=XU9p)x  
} ; ?58pkg J  
对于无参数函数的版本: CQtd%'rt6  
9sT?"(=  
template < typename Ret > y8<,>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =BGc@:2  
  { MuO>O97  
typedef Ret result_type; j|? bva\  
} ; \sRRLDj%  
对于单参数函数的版本: ;#Mq=Fr-SG  
q5OW1%  
template < typename Ret, typename V1 > EG9S? $  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c\;} ov+  
  { 5h20\b?=$  
typedef Ret result_type; ;j/ur\37  
} ; .vT'hu  
对于双参数函数的版本: ?94da4p  
9Z+@i:_}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wkd591d*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Fg,[=CqB[  
  { 5<#H=A~(  
typedef Ret result_type; ?W(wtp,o  
} ; wh~~g qi9  
等等。。。 m?M(79u[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |]m&LC  
( bBetX  
template < typename Func > Y<0f1N  
struct func_return *dKA/.g  
  {  j, G/[V  
template < typename T > YJ75dXc&&  
  struct result_1 ueWG/`ig  
  { %[p[F~Z^Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c6lEWC:  
} ; kbMIMZC/G  
gE$dz#t.  
template < typename T1, typename T2 > T`WFY  
  struct result_2 BtqJkdK!;1  
  { ;V%lFP3#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; f}+G;a9Nj  
} ; sxsM%Gb?H  
} ; Ws1<Jt3/."  
Jk1U p2#B  
2nEj X\BY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FlkAo]  
2{#quXN9  
template < typename Func, typename aPicker > 6DR8(j)=[%  
class binder_1 !'[sV^ ds  
  { wCI.jGSBW  
Func fn; i_=P!%,  
aPicker pk; ' bT9AV%  
public : 8KAyif@1::  
gK%&VzG4  
template < typename T > S$$:G$j  
  struct result_1 Cu|n?Uk  
  { 'wQ=b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sJ0y3)PQ  
} ; # =322bnO  
zD?$O7 |ZK  
template < typename T1, typename T2 > }7C{:H2d  
  struct result_2 zg5 u  
  { s!+?) bB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lI5{]?'  
} ; S`*al<m  
9(@bjL465  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5Y,e}+I>  
F]ALZxwkz  
template < typename T > r":<1+07  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h]zx7zt-  
  { ?]7ITF  
  return fn(pk(t));  6f{c  
} eFeeloH?e*  
template < typename T1, typename T2 > `i.f4]r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f|q6<n_nM  
  { .z{7 rH  
  return fn(pk(t1, t2)); EG1SIEo  
} Z v~ A9bB  
} ;  !c*^:0  
|RpC0I  
c~tkY!c  
一目了然不是么? t^7R6y  
最后实现bind n&Al~-Q:^  
~q1s4^J  
-({\eL$n  
template < typename Func, typename aPicker > L~yy;)]W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) gZPJZN/cpz  
  { f?{Y<M~]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ", |wG7N K  
} "@f`O  
DL~LSh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4$|G$h  
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{"`5>  
&FK=w]P  
十一. phoenix HML6<U-eS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3^fZUldf  
d[S!e`,iD  
for_each(v.begin(), v.end(), ,:v}gS?Uq  
( )Z^( +  
do_ t4JGd)r  
[ J,q:  
  cout << _1 <<   " , " $>BP}V33  
] <<A@69"4n  
.while_( -- _1), Nh+$'6yT%  
cout << var( " \n " ) @lJGdp  
) oZ8SEC "]  
); AG9U2x  
BShZ)t  
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: Al` ;SWN  
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 G's/Q-'[\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MDB}G '  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W5x]bl#  
UGN. ]#"#  
jAJkCCG  
template < typename Cond, typename Actor > iD]!PaFD`  
class do_while zO+nEsf^O  
  { Z os~1N]3  
Cond cd; )WFUAzuN,  
Actor act; Y0b.utR&  
public : V~+Unn  
template < typename T > kB8l`| I  
  struct result_1 $]T7Iwk  
  { 5(F!* 6i>  
  typedef int result_type; ?(|!VLu  
} ; z^oi15D|{  
.CYq+^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 91,\y  
\(z)]D  
template < typename T > gr2zt&Z4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,sc>~B@Q  
  { *|jqRfa"  
  do eR}d"F4W  
    { RM`8P5i]sF  
  act(t); >?DrC/  
  } "90}H0(+  
  while (cd(t)); .58 AXg  
  return   0 ; HKh)T$IZM  
} a{8GT2h`4  
} ; hyBSS,I  
*&U9npN  
?Cu$qE!h)[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). b&e? 6h^G  
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。 z* `81  
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。 ogPfz/ hw  
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。 lz>5bR'  
下面就是产生这个functor的类: J:Qp(s-N^:  
MKH7d/x  
 dxU[>m;  
template < typename Actor > EU\1EBT^  
class do_while_actor \"lzmxe0p  
  { [&39Yv.k,7  
Actor act; +FJ o!~1  
public : d82IEhZ#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ( {8Q=Gh  
7i'vAOnw^  
template < typename Cond > s$]I@;_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {6KU.'#iF  
} ; k!%HcU%J  
 (0k0gq;  
-x RsYYw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 crmnh4-  
最后,是那个do_ *Lufz-[1  
!.F\v .  
[Y:HVr,  
class do_while_invoker $4L=Dg  
  { 5}By2Tx  
public : 7kb`o y;(^  
template < typename Actor > fG.w;Aemv5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const jb*#!m.l  
  { D QZS%)  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y>z(F\  
} 9 np<r82  
} do_; W6*(Y  
`&+ L/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Dg]i};  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;J`X0Vl$  
最后来说说怎么处理break和continue &hF>}O  
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。 yn=1b:kid  
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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