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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ' l!QGKz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &c\8` # 6  
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, Yb6\+}th  
6C3y+@9  
#|e <l1F  
F;_;lRAb  
  class filler #15q`w  
  { [ wu%t8O2  
public : %2L9kw'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }BfwMq4E)n  
} ; aSK$#Xeu  
##n\9ipD  
P,%|(qB  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .9ROa#7U;n  
S3=J1R,  
,2cw9?<  
+Rh'VZJs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X<?;-HrS;  
5$#<z1M.&  
ZHF@k'vm/9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T }8aj  
.K93VTzy  
0SDCo\  
AVJF[t,  
二. 战前分析 q OXL(  
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。 m0#hG x  
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 w%ip"GT,  
^Gyl:hN  
%kUJ:lg;d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !*cf}<Kmw  
  /* --------------------------------------------- */ },"g*  
vector < int *> vp( 10 ); mb/3 #)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O^<6`ku  
/* --------------------------------------------- */ P9'5=e@jB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <T}#>xHs3  
/* --------------------------------------------- */ O:U@m@7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \vT8 )\  
  /* --------------------------------------------- */ ^ ID%pd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nph{  
/* --------------------------------------------- */ %*/[aq,#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'v,W gPe  
=DCQ!02  
/# eBDo  
>:xnjEsi$/  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]MHQ "E?  
1._1, _2是什么? ]6aM %r=c  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 t #AQD]h  
2._1 = 1是在做什么? Iq5F^rH`[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 U-k;kmaj  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |'J3"am'  
i3GvTg-X  
iIT<{m&`  
三. 动工 "2h#i nS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lfKknp#B/O  
ZHBwoC#5}  
54OYAkPCk  
V|D;7  
template < typename T > nJ?C4\#3  
class assignment f"tO*/|`  
  { PU>;4l  
T value; T-@pTJ !K9  
public : ;klDt|%3j  
assignment( const T & v) : value(v) {} Kzm_AHA)  
template < typename T2 > 2ReulL8j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } d}G?iX;c}  
} ; z~BB|-kp1  
w Vof_'F1  
= MXF`k^}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *K)v&}uw  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;z?XT \C$  
2iGRw4`_a  
p"JSYF 9]  
EW!$D  
  class holder AVJk  
  { tL5Xfd?u  
public : GGBe/X  
template < typename T > a~%ej.)l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const _c&*'IY[V  
  { )FP|}DCxQ  
  return assignment < T > (t); Cam}:'a/`  
} %pt $S~j  
} ; 4/jY;YN,2  
J!H5{7.efN  
\w:u&6,0O  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: qYh,No5\;t  
j@ "`!uPz  
  static holder _1; RpXQi*c0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l=oVC6C  
x B?:G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7HJv4\K  
而不用手动写一个函数对象。 </%H'V@  
? vlGr5#  
9t[278B6  
WNx^Rg" >'  
四. 问题分析 ZChY:I$<  
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。 e!8_3BE  
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。 R*y[/Aw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .~8+s.y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W(8g3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {aL$vgYT1  
:}-u`K*  
五. 问题1:一致性 NWg\{a  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cjR.9bgn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SQ!lgm1bA  
<8bO1t^*  
struct holder ~ /[Cgh0  
  { CvW((<?  
  // +wSm6*j7=  
  template < typename T > iF0a  
T &   operator ()( const T & r) const K8 Y/XEK  
  { 5 QeGx3'  
  return (T & )r; @}Ixr{t  
} Lwcw%M]  
} ; ;Y '\:  
</Id';|v  
这样的话assignment也必须相应改动: n96gDH*  
Fs|;>Up0  
template < typename Left, typename Right > e^GW[lT  
class assignment {|gJC>f@  
  { 9H}&Ri%  
Left l; 7`/qL "  
Right r; rrWk&;?  
public : L8zqLD i&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a7|&Tbv  
template < typename T2 > ;40m goN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <f6PULm  
} ; "6d bRo5%  
Zz-;jkX)  
同时,holder的operator=也需要改动: \k=Qq(=  
wUeOD.;#F  
template < typename T > |BkY"F7m9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Qzhnob#C9  
  { -X[[ OR9+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \?^wu  
} PQ]9xzOg[  
AL7O-D  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 O-5U|wA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h yKg=Foq  
Zsogx}i-  
return l(rhs) = r; w2+]C&B*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ?<?C*W_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LwPM7S~ *  
cv4M[]U~  
template < typename Tp > 2S6EDXc  
class constant_t ;8T=uCi  
  { I0vn d7  
  const Tp t; HdUW(FZ  
public : RM1uYFs<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &] 6T^.  
template < typename T > _0["J:s9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /A.i5=k  
  { /&:9VMMj  
  return t; .K1E1Z_  
} BDRVT Y(s  
} ; Vk_&W.~  
t)Q @sKT6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ('-}"3  
下面就可以修改holder的operator=了 X9A[  
|a$w;s>\  
template < typename T > ]~Vu-@ /}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #ljg2:I+  
  { !s*''v*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8 ysK VF  
} eJGos!>*  
jgKL88J*\  
同时也要修改assignment的operator() ].P(/~FS9  
X&?lDL7?  
template < typename T2 > T\!SA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T;r];Y(b*  
现在代码看起来就很一致了。 (OcNC/9  
)v{41sM+  
六. 问题2:链式操作 -xu.=n@,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 by]|O  
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。 <1+6O[>{  
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。 Pd "mb~  
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。 r&3o~!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -,A5^>}%,Y  
m'(;uR`  
template < typename T > >X,Ag  
struct result_1 KBRg95E~]l  
  { ;3}EB cw)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H L|s pl(c  
} ; ?  < O  
T5jG IIa  
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: *tM7>  
{&E Z>r-  
template < typename T > ^=Ct Aa2  
struct   ref $:E}Nj]{&  
  { 4_762Gu%  
typedef T & reference; EY&C [=  
} ; tP Efz+1N  
template < typename T > hJo^Wo  
struct   ref < T &> VUC <0WV  
  { ^GrkIh0nL  
typedef T & reference; E'^]zW=9  
} ; #O9*$eMw  
k\c &2T]W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: EcU'*  
)*K<;WI WH  
template < typename T > *Iwk47J ;a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |] !o*7"4  
  { mOgOHb2  
  return l(t) = r(t); q$?7 ~*M;x  
} uz#PBV8Q  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 q_]   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )ehB)X  
y+";  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Qyv'nx0=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n;kciTD%wK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ('* *nP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !P~ PF:W~|  
最后的布局是: *pTO|x{  
                Add KM5DYy2 A6  
              /   \ : \:~y9X0  
            Divide   5 Wz-3?EQ  
            /   \ s"=F^#  
          _1     3 B221}t  
似乎一切都解决了?不。 |)?aH2IL  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 K Z!N{.Jk  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 wyrI8UY  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: hD$p;LF  
rO(TG  
template < typename Right > T018)WrhL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c BHL,  
Right & rt) const P~\a)Szy  
  { ].-J.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); up &NCX  
} d{2 y/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Im?= e  
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。 tt7PEEf  
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。 gVa+.x]  
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。 3|K=%jr[  
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。 Q"_T2fl]vP  
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? QtnM(m  
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: M9Nk=s! 3  
}$Hs;4|  
template < class Action > \[[TlB>  
class picker : public Action d=t}T6.|  
  { sb}K%-  
public : (ET ;LH3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T/GgF&i3  
  // all the operator overloaded \)^,PA3  
} ; 0q[p{_t`  
< QDr,Hj  
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。 AaVI%$  
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: rnn2u+OG   
{d 1N&  
template < typename Right > QiTR-M2C!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const abROFI5.L  
  { $u; >hk  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R3B5-^s  
} `26V`%bPkr  
0'yG1qG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r6d0x  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 wr$cK'5ZL  
k^H0b\hYY  
template < typename T >   struct picker_maker ydwK!j0y  
  { FOOQ'o[}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FX HAZ2/\  
} ; 4Qa@`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E4sn[DO  
  { "/ tUA\=j  
typedef picker < T > result; +1otn~(E  
} ; K\RWC4  
&`9j)3^J.  
下面总的结构就有了: L;/9L[s,  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 q';&SR#"`K  
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。 Sm$p\ORa  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h5L=M^z!>  
至此链式操作完美实现。 !]$V9F{K  
WGH%92  
U7^7/s/.  
七. 问题3 .:w#&yM [U  
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。 f ,tW_g  
\hs/D+MCk  
template < typename T1, typename T2 > YV5Yx-+3w$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l6iw=b[?  
  { JB&G~7Q85  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 'e}uvbK  
} <RhOjZgyZ  
F(#haJ$>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: x&at^Fp  
4bP13f  
template < typename T1, typename T2 > 2]L=s3  
struct result_2 R<"2%oY  
  { ,"~WkLI~\t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -glugVq  
} ; Rw{$L~\  
IikG /8lP  
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? V?OuIg%=:  
这个差事就留给了holder自己。 :1:3Svb<Y  
    8]S,u:E:N  
3^{8_^I  
template < int Order > }1 $hxfb  
class holder; + c`AE  
template <> M2}np  
class holder < 1 > Vwjk[ DOL  
  { ov8 ByJc  
public : ? Phk~ jE  
template < typename T > kW#S]fsfU  
  struct result_1 q[-|ZA bbr  
  { ]JH64~a  
  typedef T & result; +wipfL~&S  
} ; 538fK9[  
template < typename T1, typename T2 > %B@ !  
  struct result_2 k!T|)\nc+  
  { M)L/d_4ka  
  typedef T1 & result; 5?Bc Y ;  
} ; 2z4<N2! M  
template < typename T > '!p=aF9L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Rq) 0i}F  
  { d^PD#&"g  
  return (T & )r; T'E ] i!$  
} Q8p=!K  
template < typename T1, typename T2 > =-_)$GOI'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g6WPPpqus  
  { <j;]!qFR  
  return (T1 & )r1; g+/0DO_F3  
} o7.e'1@  
} ; $*k)|4  
^ oYPyk`9  
template <> N#4N?BBP"  
class holder < 2 > ]nQ+nH  
  { I"-dTa  
public : #<4--$Xo  
template < typename T > mb&lCd ^-  
  struct result_1 wqUQ"d  
  { >)Ioo$B  
  typedef T & result; +]c/&Xo!  
} ; Y(_KizBY  
template < typename T1, typename T2 > P|N2R5(>T  
  struct result_2 G8eD7%{b:)  
  { z Ct\o  
  typedef T2 & result; ygN>"eP  
} ; um7o!yg,  
template < typename T > Ry&q1j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )>\4ULR83  
  { !DPF7x(-{  
  return (T & )r; 61} i5o  
} /t*YDWLg  
template < typename T1, typename T2 > WfZF~$li`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C ZJV_0  
  { .oEbEs  
  return (T2 & )r2; Ql8bt77eI-  
} b._m8z ~  
} ; ;FU|7L$H  
}k7_'p&yk  
YGp)Oy}:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /;Yy@oc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `N}d}O8   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S/.^7R7{f  
\:Za[6  
return l(i, j) = r(i, j); ; DDe.f"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q8q@Y R#  
Zsj`F9*e  
  return ( int & )i;  x0A7O  
  return ( int & )j; /_)l|<k+V  
最后执行i = j; IxOc':/jY  
可见,参数被正确的选择了。 )1lu=gc  
]!Oue_-;  
Lu=O+{*8  
je%ldY]/@  
UX2lPgKdLz  
八. 中期总结 :HRT 2I  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: y(5:}x&E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dY!u)M;~~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'N\&<dT>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E)W@{?.o#  
NLyXBV[hV  
9 |{%i$  
d]SYP  
KxIyc7.  
Y.sz|u 1  
九. 简化 ~}'F887f  
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。 m|O1QM;T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $i#?v  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: (RE2I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &^!h}D%T/  
  +-*/&|^等 8AL\ST51x"  
2. 返回引用。 FJ54S  
  =,各种复合赋值等 Mzkkc QLK  
3. 返回固定类型。 bcH_V| 5}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U]R~gy}#  
4. 原样返回。 Zgamd1DJ[l  
  operator, })Yv9],6  
5. 返回解引用的类型。 P`(Mk6gE  
  operator*(单目) lr~0pL  
6. 返回地址。 !l 6dg&  
  operator&(单目) N|K4{Frm  
7. 下表访问返回类型。 @MbVWiv  
  operator[] fThgK;Qy'U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n?xTkkr0  
  operator<<和operator>> |^a;77nE_^  
_mJG5(|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 o6a0'vU><  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e,gyQjJR  
QJGKQ2^ n  
template < typename Left > |(%zb\#9  
struct value_return 5l{Ts04k%  
  { Kct@87z  
template < typename T > 28I^$> [  
  struct result_1 K pHw-6"  
  { BPv>$ m+.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cn`iX(ZgR  
} ; {ci.V*:"  
`@Oa lg  
template < typename T1, typename T2 > +ulagE|7  
  struct result_2 r!GW= u'  
  { 2C=Q8ayvX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @'6"7g  
} ; ZDt?j   
} ; k N7Bd}  
r^fe4b  
%,P >%'0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *ZrSiIPP  
!t#F/C  
下面我们来剥离functor中的operator() WFTvOFj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l'[A? %L%{  
pG3k   
return l(t) op r(t) Cu;5RSr2Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v,@F|c?_S  
return op l(t) ";SiL{Z  
return op l(t1, t2) ]?+{aS-]?k  
return l(t) op jgv`>o%<W  
return l(t1, t2) op HD>q(cK_|8  
return l(t)[r(t)] bulS&dAX  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YJeyIYCs<  
O`[aU%4b  
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: W?woNt'n  
单目: return f(l(t), r(t)); 4rg2y]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zp}eLm:=d  
双目: return f(l(t)); }H> ^o9  
return f(l(t1, t2)); \M<3}t  
下面就是f的实现,以operator/为例 4T6 {Y  
I:98 $r$  
struct meta_divide 64>krmVIe  
  { Z<?OwAWz  
template < typename T1, typename T2 > @(g_<@Jz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) baV>N[F&  
  { W/$Zvl  
  return t1 / t2; q*7<)VwI  
} PNs~[  
} ; =FP0\cQ.  
Pe73g%  
这个工作可以让宏来做: >$WQxbwM(  
NoE*/!Sr  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4<dcB@v  
template < typename T1, typename T2 > \ *cuuzi&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; E H:T  
以后可以直接用 FzQTDu9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9;.(u'y|  
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\dWt1n  
(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。。。) b;sVls  
'xY@x-o  
!E8X~DJ  
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 Yb3mP!3q8Z  
GzXUU@p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^!<dgBNj  
class unary_op : public Rettype *g}Yw  
  { YHkcWz  
    Left l; %ts^Z*3u  
public : Ysq'2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }o4N<%/+  
v{zMO:3  
template < typename T > }/tf>?c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #'D" 'B  
      { eV:9y  
      return FuncType::execute(l(t)); C?v[Z]t  
    } !G^L/?z3  
c #-U%qZ  
    template < typename T1, typename T2 > M>9-=$7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hI%bjuq  
      { R'EUV0KX>Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7w,FX.=;cv  
    } DI+]D~N  
} ; d@`M CchCB  
JWvjWY2+P  
x3jb%`o#!  
同样还可以申明一个binary_op 3vhnwDcK  
j`^$#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !tfb*@{;'  
class binary_op : public Rettype wO ?+Nh  
  { |(5W86C,ju  
    Left l; kpL@P oQ/r  
Right r; FuI73  
public : *f& EoUk}F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {!6/x9>  
|8mhp.7  
template < typename T > +zXEYc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]8q3>  
      { JlMT<;7\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #e' }.4cr  
    } -F'b8:m  
8Ac)'2t;U  
    template < typename T1, typename T2 > Bm&kkx.9P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H 0+dV3  
      { O+g3X5f+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); * #jsgj[  
    } | N0Z-|  
} ; q0f3="  
^O^l(e!3  
lY|Jr{+Ln  
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 "Rn 3lj0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |D, +P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eF[63zx5*  
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。 TIp:FW[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -@T/b$]'n  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 zSo)k~&[3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q+4Xs.#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) G}&Sle]  
下面是修改过的unary_op i4^o59}8  
#fT*]NN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 311LC cRp  
class unary_op :Ad &$e g+  
  { t#q<n:WeYU  
Left l; pZ/>[TP(%F  
  ': N51kC  
public : W6On9 3sa  
9Xx's%U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m(pE5B(  
EwOV;>@T?  
template < typename T > V(Ub!n:j  
  struct result_1 K|dso]b/  
  { w@N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m0v:\?S:  
} ; &f&z_WU  
J_s>N  
template < typename T1, typename T2 > <.Nx[!'~&d  
  struct result_2 G:zua`u[  
  { Me 5_4H&Sg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |SyMngIY  
} ; r*Yi1j/  
}Ho Qwy|&  
template < typename T1, typename T2 > >JiltF7H0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sQMFpIrr  
  { DGzw8|/(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6/rFHY2q  
} X7s `U5'l  
^tXJj:wtS  
template < typename T > ]c! ;L5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .A6(D$ O k  
  { :=J,z,H_U  
  return OpClass::execute(lt(t)); D1__n6g[  
} AhZ8 0!  
Dk?\)lD`  
} ; } \ZaE~  
\Ym5<];E  
aG^4BpIP  
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 gG/!,Q.Qh  
好啦,现在才真正完美了。 |+T1XYG5  
现在在picker里面就可以这么添加了: fl\ly `_  
u9N 1pZ~  
template < typename Right > g1jTy7g?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v8y1b%  
  { 1Z9qjV%^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #5f-`~^C{  
} V3"=w&2]K  
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。 rb|U;)C  
eM+!Y>8Y  
Dc_yM  
E2m8UBS  
78/Zk}I]  
十. bind JfR %L q~  
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。 bFW=ylF9  
先来分析一下一段例子 2RX!V@z.G  
yxH ( c  
;72T|e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} NgY =&W,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E160A5BTx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 UX dUO@  
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。 h@[R6G|  
我们来写个简单的。 R00eisd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )BwjZMJ.N  
对于函数对象类的版本: +t?3T-@Ks  
Xwhui4'w  
template < typename Func > ( vca&wI!  
struct functor_trait 9T1ZL5  
  { u,UmrR  
typedef typename Func::result_type result_type; |]c8jG\h  
} ; DK$s&zf  
对于无参数函数的版本: $f zaPD4.  
f\jLqZY  
template < typename Ret > G%s 2P.cd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Iu <?&9t  
  { F F|FU<  
typedef Ret result_type; !7kG!)40  
} ; O)jWZOVp >  
对于单参数函数的版本: ,]d,-)KX8  
f` ;j:O  
template < typename Ret, typename V1 > uB]b}"+l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VSSu &Q  
  { }yz (xH  
typedef Ret result_type; Jl&-,Vjb  
} ; Dp':oJC  
对于双参数函数的版本: 7:2WgL o  
F~P%AjAx'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w$Rro)?}7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > sNLs\4v  
  { aXoVy&x=  
typedef Ret result_type; jJ5W>Q1mK$  
} ; K|Di1)7=/  
等等。。。 v+X)Qmzf~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6#HK'7ClL  
m_)FC-/pSl  
template < typename Func > xjVS   
struct func_return <UQe.K"  
  { 1#ft#-g}  
template < typename T > XR;eY:89  
  struct result_1 P9vA7[  
  { /%;mqrdk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nuw70*ell  
} ; fIsp;ca[k  
#n#@fAY  
template < typename T1, typename T2 > /|D*w^ >  
  struct result_2 Ym =FgM\  
  { 3yB!M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J%,*is EL  
} ; |563D#?cR  
} ; o*o/q],C9-  
5.MGaU^Z$  
;ShJi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 28UU60  
2u5|8  
template < typename Func, typename aPicker > i*@< y/&'  
class binder_1 iT%} $Lu~  
  { yc?a=6q'm  
Func fn; }#n;C{z2e  
aPicker pk; ~1>.A(,=z  
public : PEc=\?  
ZR(x%ews  
template < typename T > PEW=@xj2y  
  struct result_1 FW21 U<  
  { G1o3l~x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lLF-{  
} ; (aH'h1,G  
9R7 A8  
template < typename T1, typename T2 > z}MP)|aH:  
  struct result_2 /,g,Ch<d  
  { r(RKwr:m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6I4oi@hZz  
} ; ;{U@qQD7  
]3X@_NYj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oyYR-4m\  
R5X.^u  
template < typename T > hMykf4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _N{RVeO  
  { @n{JM7ctJ  
  return fn(pk(t)); [E/\#4b  
} V;,{}  
template < typename T1, typename T2 > qLB) XnQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ht&:-F+dm  
  { CnG+Mc^  
  return fn(pk(t1, t2)); 3_MS.iM  
} i? K|TC`  
} ; =5(>q5Z*  
$w);5o  
{M^3m5.^  
一目了然不是么? RT.D"WvT  
最后实现bind -UOj>{-  
d~JKH&x<  
i;_tI#:A  
template < typename Func, typename aPicker > MM x9(`t*.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PqiB\~o@Z  
  { T^Ze3L]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9Ru8~R/\  
} B4i!/@0s  
g.zEn/SM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yL2o}ZbS  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J /f  
JNJ=e,O,  
十一. phoenix e-"nB]n^/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H?)w!QX  
Na?!;1]_  
for_each(v.begin(), v.end(), RM!<8fXYD  
( |4uWh  
do_ )C(? bR  
[ &I (#Wy3  
  cout << _1 <<   " , " hNH'XQxO  
] !g(KK|`,m  
.while_( -- _1), d;>#Sxf  
cout << var( " \n " ) Dk(1}%0U/  
) P dhEQ}H  
); n8".XS  
>VN5`Zlw\C  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: '>' wK.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5sx1Zq7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9.a3&*tV[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #]ypHVE  
:n.f_v}6  
j]aoR  
template < typename Cond, typename Actor > :uK? 4  
class do_while ecCr6)  
  { T`;%TO*Y  
Cond cd; 8(~K~q[Cr  
Actor act; `O[};3O&  
public : =1Oj*x@*4  
template < typename T > eFL=G%  
  struct result_1 xx{PespNt  
  { 'Pn3%&O$  
  typedef int result_type; }}>q2y  
} ; 32/MkuY^u  
DW_1,:,?7l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }L#_\  
r0,:J   
template < typename T > F pa_qjL;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %Ntcvp)  
  { N#DYJ-~*  
  do &' Ne! o8  
    { 9&_<f}ou  
  act(t); (<}&DE  
  } /q5v"iX]T  
  while (cd(t)); < F`>,Pm  
  return   0 ; G}:lzOlMH  
} m6[0Kws&  
} ; Od %"B\  
O0pDd4)"  
yl1gx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [5+}rwm&W  
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。 QUQu^p  
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。 ~XWQhIAM4  
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。 Qg[/%$x.  
下面就是产生这个functor的类: ZGYr$C~  
O2f-5Y$@  
),ma_{$N  
template < typename Actor > ,kF}lo)  
class do_while_actor l33Pm/V2?  
  { O^^C;U@U<1  
Actor act; b7wvaRe.  
public : V&\[)D'c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +(1zH-^.  
)XzI #iQ  
template < typename Cond > X  .5aMm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8=Z9T<K  
} ; "vyNxZE  
3T!lA  
ZsOIH<}S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @)4]b+8Z  
最后,是那个do_ .b6VQCS~9  
8@2OJ=`[  
p~,]*y:XT  
class do_while_invoker kAC&S!n  
  { (r D_(%o  
public : yGPS`S  
template < typename Actor > ^]a#7/]o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P:aJ#  
  { .sj^{kGE  
  return do_while_actor < Actor > (act); d BJJZ^(  
} U2wbvXr5-  
} do_; ?`#/ 8PN  
,}))u0q+:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5yiK+-iTs  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OSf}Q=BL  
最后来说说怎么处理break和continue *Ie7{EhJ'  
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。 $+3}po\  
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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