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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1N>6rN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mw ?{LT  
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, 2@4x"F]U;  
m]1!-`(*  
N-D(y  
Yg$@Wb6  
  class filler '1]+8E `Z  
  { zfirb  
public : n'ehB%"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  XL&hs+Y  
} ; C#ZhsWS!b  
Y=3X9%v9g  
ckAsGF_B~!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: QP+c?ct}hF  
'xsbm^n6a&  
:cEd[Jm9  
QTeFR&q8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8i[".9}G\  
,;7`{Nab  
E3LBPXK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r7RU"H:j8  
b#Jo Xa9  
Ew>~a8! Fq  
Oq[i &  
二. 战前分析 WBy[m ?d  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <8g=BWA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 EZ..^M3  
iwB8I^  
>kt~vJI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {ip=iiW2  
  /* --------------------------------------------- */ #>@<n3rq  
vector < int *> vp( 10 ); <Kh?Ad>N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?_8%h`z  
/* --------------------------------------------- */ y-%nJD$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Xm%iPrl D  
/* --------------------------------------------- */ 2ve lH;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V;H d)v( j  
  /* --------------------------------------------- */ +O&RBEa[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3Ca \`m)l  
/* --------------------------------------------- */ nG!&u1*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :m]/u( /N  
g'KzdG`O0  
O >nK ,.  
ZGA)r0] P`  
看了之后,我们可以思考一些问题: :jBZK=3F>  
1._1, _2是什么? Q@7l"8#[t  
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。 nt drXg  
2._1 = 1是在做什么? ,tcP=f dk]  
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。 "3\oQvi.  
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。 j.<:00<  
(W7;}gysh  
i5.?g<.H  
三. 动工 ~5FS|[1L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: o`b$^hv{A  
&t~zD4u B  
bK!,Pc<  
h U 9\y  
template < typename T > }Q!h ov  
class assignment Q^*G`&w,  
  { *^X#Eb  
T value; d&NCFx  
public : D8)O4bh  
assignment( const T & v) : value(v) {} \m(ymp<c`  
template < typename T2 > Jq=00fcT+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K5 5} Wi  
} ; !'Pk jP  
VV?]U$  
Y0@'za^y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "kcpA#uD|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #.<*; rB  
o G (0i  
w 9G_>+?E  
f0/jwfL  
  class holder l.XknF  
  { 17WNJ  
public : ;3 G~["DA  
template < typename T > $?[1#%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _=o1?R  
  { "L9C  
  return assignment < T > (t); N|UBaPS|o  
} 0q:(-z\S4  
} ; t9?R/:B%  
[SCw<<l<  
hO^&0?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: hZp=BM"bJ  
8]sTX9  
  static holder _1; ` %FIgE^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }V\P,ck  
}%-UL{3%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]cx"  
而不用手动写一个函数对象。 /d{glOk  
QN)/,=#  
8W19#?7>B  
T [i7C3QS  
四. 问题分析 M,.b`1-w  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 kb/|;!  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 pi^^L@@ d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (! xg$Kz@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )$ ofl%+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aEcktg6h  
i!CKA}",  
五. 问题1:一致性 &_< VZS  
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?| OT-n\sL$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 RY\{=f  
KU1+<OCh  
struct holder b}ySZlmy  
  { cxtLy&C  
  // h g%@W  
  template < typename T > T)b3N| ONB  
T &   operator ()( const T & r) const iifc;62  
  { a"`g"ZRx  
  return (T & )r; ) 1lJ<g#  
} /W"Bf  
} ; s5c! ^,L8  
&,W_#l{  
这样的话assignment也必须相应改动: D}zOuB,S  
gGtep*k  
template < typename Left, typename Right > SRA|7g}7W  
class assignment 1Pud,!\%q  
  { pieU|?fQ  
Left l; p<Zs*  @  
Right r; Ybs=W< -  
public : 1_Dn?G^H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7sQ]w   
template < typename T2 > B6tcKh9d,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S[W9G)KWp  
} ; LP5eFl`|T  
S1}1"y/  
同时,holder的operator=也需要改动: qPFG+~\c  
5?V?  
template < typename T > lH#@^i|G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5;3c<  
  { h]J&A  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #,f}lV,&  
} * kX3sG$8  
|@o]X?^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 p/\$P=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JLy)}8I  
w5dI k]T  
return l(rhs) = r; v$gMLu=  
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。 c8k6(#\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2x<Qt2"  
xZ9}8*Q&:  
template < typename Tp > &rl]$Mtt  
class constant_t jMz1s%C  
  { \3n{w   
  const Tp t; % +kT  
public : 37:b D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .LXh]I *  
template < typename T > L|]w3}ZT@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nLFx/5sL  
  { A@@)lD.  
  return t; <F#*:Re_y  
} .oi}SG  
} ; "oE^R?m  
D,}'E0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /%ODJ1M  
下面就可以修改holder的operator=了 , 6EZb[;g^  
^*cMry  
template < typename T > lRF_ k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 48 c D3w  
  { H y.3ccZ0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %468s7Q[Mi  
} #lBpln9  
t_dw}I   
同时也要修改assignment的operator() .R$+#_  
s0XRL1kWr  
template < typename T2 > .T#y N\S1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,E*a$cCw  
现在代码看起来就很一致了。 ? RR Srr1  
e6{[o@aM{  
六. 问题2:链式操作 .yK\&q[<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s3MMICRT.  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "W_jdE6v  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w+).pcG( *  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Z!]U&Ax`Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct dbMu6Bm\G  
.q_uJ_qu-  
template < typename T > ( l3UNP  
struct result_1 n3l"L|W^(<  
  { I9:G9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >?G|Yz*kEJ  
} ; F653[[eQ  
[5RFQ!  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: we:5gK &  
? !oVf>  
template < typename T > yv!''F:9F  
struct   ref TzevC$m;z  
  { X5L(_0?F1  
typedef T & reference; hdsgOu  
} ; 8zCGMhd  
template < typename T > yNLa3mW  
struct   ref < T &> r3c\;Ra7  
  { MuFU?3ovG*  
typedef T & reference; @ V7ooo!  
} ; 9U}MXY0  
Mk'n~.mb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \c9t]py<.h  
VJ6>3  
template < typename T > 8H 3!; ]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q5I4'6NF  
  { oxCs*   
  return l(t) = r(t); ~7ATt8T  
} /SPAJHh  
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\_y7ua  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Cb@S </b  
ohc/.5Kl  
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 <PfPh~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CYFas:rPLT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 < ;%q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !0. 5  
最后的布局是: XD+cs.{5  
                Add * 0&i'0>  
              /   \ #>=/15:  
            Divide   5 5&rCNi*\  
            /   \ w}bEufU+2  
          _1     3 ^+- L;XkeY  
似乎一切都解决了?不。 ?9('o\N:  
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。 /K1$_   
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 l9ifUh e  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =qS^Wz.  
Ltic_cjYd?  
template < typename Right > j0pvLZjM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :_~PU$%0  
Right & rt) const H%NLL4&wu  
  { ;GSFQ:m[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #a'x)$2;R|  
} [#Nx>RY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *v:,rh  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 /_k hFw  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 d WB8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 !(ux.T0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >D p6@%  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? X^ ^?}>t[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^zWO[$n}tP  
}%>$}4 ,  
template < class Action > IjB*myN.  
class picker : public Action ' ! UF&  
  { >h!.Gj  
public : |Z7bd^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t~<-4N$(  
  // all the operator overloaded Y^jnlS)h  
} ; S^Wqa:;  
P{i8  
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。 <k-@R!K~JC  
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: U70@}5!  
[q>i  
template < typename Right > 2$i 0yPv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l LD)i J1  
  { }'.Sn{OWf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^cmP  
} h$ETH1Ue  
X_sG6Q@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > VrGb;L'[  
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。 %`\3V {2*  
/"%IhX-  
template < typename T >   struct picker_maker PcSoG\- G<  
  { dpGQ0EzH^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P!6e  
} ; E=1/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q!+{MsZ  
  { ,?~UpsUx  
typedef picker < T > result; ,md7.z]U~  
} ; iJaNP%N  
%}]4Nsde  
下面总的结构就有了: i8[Y{a *  
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。 @#--dOWYR  
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。 agxSb^ 8tF  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 L^al1T  
至此链式操作完美实现。 jQ\ MB  
zS"zb  
.McoW7|Y  
七. 问题3 Lc:SqF  
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。 hIO4%RQj_  
vzrD"  
template < typename T1, typename T2 > #&2N,M!Q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sv{0XVn+^  
  { ^Lv ^W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q;a*gqt   
} yE|} r  
z.9FDQLp  
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: l[\,*C  
+uiH0iGS  
template < typename T1, typename T2 > %:;[M|.  
struct result_2 v^18o$=K",  
  { I'%H:53^0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _:=OHURc  
} ; O<d?'{  
x< y[na  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? fJ"~XTN}T  
这个差事就留给了holder自己。 L+ETMk0  
    QGz3id6  
pQMpkAX  
template < int Order > H.mQbD`X  
class holder; @61N[  
template <> 6k=Wt7C  
class holder < 1 > ;Y XrG  
  { GoVPo'  
public : [[r3fEr$!p  
template < typename T > 9oxf)pjw  
  struct result_1 JHh9> .1  
  { K#C56k q&  
  typedef T & result; D*r Zaqy  
} ; rB&j"p}Q  
template < typename T1, typename T2 > dpn&)?f  
  struct result_2 @?cXa: tX  
  { b= ec?n #7  
  typedef T1 & result; 6M vR R  
} ; 7 }MJK)  
template < typename T > *0@; kD=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $No>-^ )  
  { Hkz~9p  
  return (T & )r; $HCAC 4  
} ,, #rv-*  
template < typename T1, typename T2 > `::'UfHc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YM.IRj2/1  
  { f5qHBQ  
  return (T1 & )r1; +:Q/<^Z  
} 1;~1U9V  
} ; M j%|'dZz  
1z@# 8_@  
template <> W]Tt8  
class holder < 2 > 7 8inh%  
  { QRh4f\fY  
public : nMdN$E  
template < typename T > ^5 =E`q".  
  struct result_1 }xlmsOHuI  
  { J8?6G&0H  
  typedef T & result; lLFBop  
} ; $`dNl#G,  
template < typename T1, typename T2 > *P\_:>bV(  
  struct result_2 QT l._j@  
  { d47:2Zj  
  typedef T2 & result; =RE_Urt:  
} ; o@`E.4  
template < typename T > _@;3$eB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XoiYtx53  
  { /F}\V ^  
  return (T & )r; ~ 2oP,  
} : It W|  
template < typename T1, typename T2 > 2bxMIr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H;Qn?^  
  { q]%bd[zkz  
  return (T2 & )r2; Fsj&/: q  
} ^(JbJ@m/  
} ; Fj('l  
jz7ltoP  
<Jrb"H[ T"  
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> >。 u#,'ys  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w:xKgng=L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +4nR&1z$  
.EZ{d  
return l(i, j) = r(i, j); f\r4[gU@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Zt0%E <C{  
:;Rt#!  
  return ( int & )i; FY}*Z=D%  
  return ( int & )j; yB{o_1tc  
最后执行i = j; tskODM0Zf  
可见,参数被正确的选择了。 &b")`p&K  
@,`=~_J  
:k/U7 2  
ftuQ"Ds  
;/3/R/^g  
八. 中期总结 Y4!q 1]TGX  
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: 'nt,+`.y6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <n#V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TZyQOjUu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XJ/ kB8  
rw0lXs#K<E  
>$52B9ie  
w} q@VVB%  
X0QS/S-+  
6="&K_Q7  
九. 简化 gO!h<1!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 cB=u;$k@*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hdqls0 r  
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: wO)KQ~yX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8'Bl=C|0X  
  +-*/&|^等 oySM?ZE  
2. 返回引用。 B{(l 5B6  
  =,各种复合赋值等 BQ0PV  
3. 返回固定类型。 BXw,Rz }  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )qXe`3 d5  
4. 原样返回。 9<CUsq@i:  
  operator, Z=8CbS).  
5. 返回解引用的类型。 A@AGu#W  
  operator*(单目) <X&:tZ #/  
6. 返回地址。 7lPk~0  
  operator&(单目) u3brb'Y+  
7. 下表访问返回类型。 #e269FwN  
  operator[] /O9EI'40)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 DC7}Xly(  
  operator<<和operator>> |o) _=Fx  
F <Z=%M3e  
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。 ',7Z1O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,)G+h#Y[*  
q\Kdu5x{  
template < typename Left > =8_TOvSJ4p  
struct value_return v("vUqhx2+  
  { }AYSQ~:  
template < typename T > 7Q}@L1A9F,  
  struct result_1 "*\3.`Kd  
  { XQ;d ew+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pT$AdvI]  
} ; &uW.V+3  
# |[@Due  
template < typename T1, typename T2 > )!-'SH  
  struct result_2 o}Np}PE6  
  { FWTl:LqFO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .tsB$,/  
} ; cs;Gk:  
} ; VSFl9/5?  
C,u.!g;lm  
C YKGf1;If  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #eyx  
ITUl -L4xE  
下面我们来剥离functor中的operator() 7gaC)j&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .e#j#tQp  
?7a[| -  
return l(t) op r(t) ovFfTP<3V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) s>I}-=.(Q  
return op l(t) =ab}.dWC  
return op l(t1, t2) JdEb_c3S  
return l(t) op _'a4I;  
return l(t1, t2) op TY?io@  
return l(t)[r(t)] (@ sKE  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n\9*B##  
_lqAxWH  
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: <sOB j'  
单目: return f(l(t), r(t)); <P- r)=^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K\Q 1/})  
双目: return f(l(t)); j,jUg}b  
return f(l(t1, t2)); QNEaj\   
下面就是f的实现,以operator/为例 a9-;8`fCR  
,CF~UX% bU  
struct meta_divide ^KR(p!%  
  { p?nVPTh  
template < typename T1, typename T2 > u\?u}t v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 75i)$}_1B  
  { wX;NU4)n  
  return t1 / t2; P 'k39  
}  ond/e&1  
} ; iJeT+}  
}clNXtN  
这个工作可以让宏来做: 5]+eLKXB  
&>{L"{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7?s>u937  
template < typename T1, typename T2 > \ *CSFkWVa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GssoT<Y)Z  
以后可以直接用 zv@o- R$l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) o\[nGf C&  
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 `#F>?g$2  
(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。。。) uESHTX/[  
n1h+`nsf  
rD?o97  
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 ]A[~2]  
C?k4<B7V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m^KkS   
class unary_op : public Rettype ppA8c6  
  { G>"[nXmcu  
    Left l; <o}t-Bgg  
public : *L_wRhhk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a3[aXe  
p9J(,}  
template < typename T > 4esf&-gG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `h#JDcT;a  
      { L^}kwu#  
      return FuncType::execute(l(t)); wB{-]\H`\  
    } nor`w,2VF  
GEgf_C!%@  
    template < typename T1, typename T2 > 1>1!oml1E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M:N> {_1&  
      { EIAT*l:NW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e2v,#3Q\  
    } 8~7EWl  
} ; w*0T"hK  
i7_BnJJX{B  
N]~q@x;<)3  
同样还可以申明一个binary_op fpUX @b  
"]% L{a P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 89l}6p/L  
class binary_op : public Rettype Sw~<W%! ?  
  { h 9/68Gc?6  
    Left l; yL1\V7GI{[  
Right r; O;r8l+  
public : #0tM88Wi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MwZ`NH|n3"  
-.y3:^){^  
template < typename T > IiL?@pIq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <JlKtR&nSo  
      { fO+;%B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); va)\uXW.N  
    } Cv3H%g+as  
SU^/qF%8  
    template < typename T1, typename T2 > 4Y'qo M;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @: NrC76  
      { aOOY_S E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aG!!z>  
    } ^?,/_3  
} ; k5 8lmuU  
MLJ8m  
ax$0J|}7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 cuHs`{u@P  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y}|zH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +VfJ: [q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 7~ 2X/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &c'unKH  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -$*YN{D+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 lVt gg?  
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) 8K$:9+OY  
下面是修改过的unary_op 9r!%PjNvE  
cB TMuDT_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p 7sYgz  
class unary_op [}Nfs3IlBw  
  { (jXgJ" m  
Left l; ?tOzhrv  
  ;2$^=:8  
public : WWY9U  
F4@h} T5)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ][9M_.  
nt4>9;  
template < typename T > hFKYRZtP.8  
  struct result_1 $`i&\O2*  
  { @$aCUJ/mE  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6w54+n  
} ; ,]+6kf5  
y8sI @y6  
template < typename T1, typename T2 > E~24b0<7  
  struct result_2 1}N5WBp  
  { Z)HQlm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5(,WN  
} ; sUA)I%Q!  
n1v%S"^  
template < typename T1, typename T2 >  ,}bC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 45# `R%3  
  { w>#~_x, `  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +Q{jV^IT9  
} (2S,0MHk  
O32:j   
template < typename T > >_R5Li  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h><;TAp  
  { '&\km~&  
  return OpClass::execute(lt(t)); -.xs=NwB.|  
} {8E hC/=  
R+5x:mpHy  
} ;   ]3%Z  
J,k{Bm  
1w35 H9\g  
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 E*[X\70  
好啦,现在才真正完美了。 B1Xn <Wv  
现在在picker里面就可以这么添加了: C! :\H<gI  
>2_J(vm>  
template < typename Right > TkK- r(=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M6?*\ 9E  
  { H4)){\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "g0L n5&  
} w+Ag!O}.L  
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。 pbu8Ib8z  
Z_S~#[\7^]  
{BgGG@e  
wAITE|H<zj  
B4I|"5G2y  
十. bind  IF uz'  
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。 Lt_7pb%  
先来分析一下一段例子 2@=JIMtc  
a(bgPkPP  
"=HCP,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :H6Ipa  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <V9L AWeS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9Y~A2C  
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。 <s  $~h  
我们来写个简单的。 d!8`}L:=M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]XU?Wg  
对于函数对象类的版本: +DksWb D  
}9jy)gF*e  
template < typename Func > \acjv|]  
struct functor_trait gVk_<;s  
  { +oeO 0  
typedef typename Func::result_type result_type; w$pBACX  
} ; [CJ&Yz Ji  
对于无参数函数的版本: 0IxXhu6v  
']>@vo4kK{  
template < typename Ret > JhIgq W2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S's\M5  
  { 7\eN 8+  
typedef Ret result_type; -k= 02?0p+  
} ; Ly lw('zZ  
对于单参数函数的版本: C;M.dd  
nxCwg>  
template < typename Ret, typename V1 > !|hv49!H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2?#IwT'  
  { nJlrBf_Kj  
typedef Ret result_type; rE EWCt  
} ; AW1691Q  
对于双参数函数的版本: /wVrr%SN  
?$v#;n?@I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h`,dg%J*B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [<7Hy,xr_  
  { cOq^}Ohan  
typedef Ret result_type; _da>=^hFJ  
} ; W& w -yZ  
等等。。。 pX+`qxF\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r1 )Og  
R6*:Us0\FJ  
template < typename Func > Pqi>,c<&mL  
struct func_return noV]+1#"V  
  { rXdI`l#  
template < typename T > r1]shb%J?  
  struct result_1 hU@ 9vU<U  
  { $xJVUV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Rcfh*"k  
} ; Q3*@m  
 5k{a(I  
template < typename T1, typename T2 > ANZD7v6a  
  struct result_2 TIYI\/a\;  
  { YD 1u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vnlns2pQl  
} ; UF3WpA  
} ; }mzM'9JH  
tgKmC I  
lZ'-?xo  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +eg$Z]Lht  
8lh{ R  
template < typename Func, typename aPicker > ^ 1}_VB)^  
class binder_1 G$<FQDvs  
  { p eQD]v  
Func fn; Tj$D:xKf)  
aPicker pk; 2'$p(  
public : zVFz}kJa  
UB|f{7~&  
template < typename T > i!@L`h!rw  
  struct result_1 t ]7>' U  
  { 8HS1^\~(6l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `9SuDuw;s  
} ; -Xb]=Yf-  
< {$zOF}  
template < typename T1, typename T2 > e?rp$kq7  
  struct result_2 `D6Bw=7  
  { p(fYpD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S;[9 hI+  
} ; (hEqh nnm`  
g-q~0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #p_3j 0S  
4{7O}f  
template < typename T > ,IX:u1mO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f$[6]7P  
  { yS%IE>?  
  return fn(pk(t)); BrcT`MM[(=  
} I"eXoqh  
template < typename T1, typename T2 > Ze[ezu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (sSMH6iCif  
  { why;1z>V  
  return fn(pk(t1, t2)); )o-rg  
} x>THyY[sq  
} ;  BR;f!  
maW,YOyRN  
R] L|&{   
一目了然不是么? `Hld#+R  
最后实现bind #Y6'Q8g f  
#0V$KC*>  
q|xJ)[AO  
template < typename Func, typename aPicker > Rrm k\7/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) $)t ]av  
  { {p@uH<)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ve;#o<  
} a/Z >-   
}c?/-ab>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q'{LTg0kk  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3eX;T +|o  
|7KW'=O  
十一. phoenix PZmg7N  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /2Q@M>  
Vw0cf;  
for_each(v.begin(), v.end(), u?6L.^Op  
( gx~79;6  
do_ /ZlPEs)  
[ 0 UdAF  
  cout << _1 <<   " , " b.V\E Ok  
] 1D159NLB  
.while_( -- _1), 3}V`]B#a  
cout << var( " \n " ) AvnK?*5!@  
) MW*@fl<@?M  
); +c$]Q-(  
uSh!A  
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: No#1Ikw  
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 ,5J-C!C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rjqQWfShY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X+2aP'D  
B@XnHh5y  
HF>Gf2- C  
template < typename Cond, typename Actor > =>Ss:SGjT  
class do_while Jv(9w[  
  { H=b54.J8&  
Cond cd; ~H"Q5Hr   
Actor act; m!{Xuy  
public : M5DQ{d<r  
template < typename T > Nb;xJSlox  
  struct result_1 l,5<g-r V  
  { l+g\xUP  
  typedef int result_type; A<-Prvryt  
} ; +iKs)s_~  
r#ES|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xDv5'IGBb  
x|C[yu^c  
template < typename T > I{#&!h>]U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T;!7GW4E ?  
  { pt[H5  
  do MR:GH.uM:  
    { mqxgrb7  
  act(t); *9V;;bY#  
  } ~gU.z6us  
  while (cd(t)); >b9nc\~  
  return   0 ; ]*b}^PQM^  
} hwgLJY?  
} ; ~a@O1MB  
1 ?X(q  
@ n<y[WA  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L,G{ t^j  
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。 Ucnj7>+"  
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。 wV\;,(<x=%  
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。 qIEe7;DO  
下面就是产生这个functor的类: xe ng`!  
zGKDH=Yy ;  
[4Tiukk(  
template < typename Actor > 022nn-~  
class do_while_actor mY[s2t  
  { g+shz{3zvz  
Actor act; ACQbw)tiv}  
public : OT-!n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m=;0NLs4  
Mle@.IIT  
template < typename Cond > oJ|8~:)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (Ic{C5'  
} ; 2(SK}<X  
MR8\'0]  
z@@w?>*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Lbb{z  
最后,是那个do_ /B>p.%M[&  
8$Igo$U-  
FCO5SX#-g  
class do_while_invoker xRu m q  
  { $gKMVgD"  
public : d V+%x"[:  
template < typename Actor > fa#xEWaFr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b(@[Y(_R  
  { F!v`._]  
  return do_while_actor < Actor > (act); oq00)I1  
} o5~o Rmsr  
} do_; #'"zyidu  
[AAG:`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :5kgJu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &E98&[`7  
最后来说说怎么处理break和continue L0ZgxG3:g  
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。 l+# l\q%l  
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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