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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )+#` CIv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _O?`@g?i  
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, ibcRU y0%  
,KH#NY]  
J4hL_iCQ  
fuW\bo3  
  class filler 3<Lx&p~%T  
  { {qk1_yP  
public : sJKI!   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =nHUs1rKn  
} ; Lj({[H7D!  
PI {bmZ  
.xCZ1|+gG  
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: x>K Or,f  
4Z3su^XR  
6jaEv#  
/|}EL%a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &C_j\7Dq  
cVv=*81\  
`bq<$e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U gat1Pz  
g&L!1<, p  
70?\ugxA  
-_g0C^:<,  
二. 战前分析  ^^sE:  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8S TvCH"Z_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 M/f<A$xx_  
#~]zhHI  
z(ONv#}p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [jQp~&nY  
  /* --------------------------------------------- */ &u."A3(  
vector < int *> vp( 10 ); CO/]wS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `v!urE/gg%  
/* --------------------------------------------- */ 9c bd~mM{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h,:m~0gmj  
/* --------------------------------------------- */ gjyYCjF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P\tB~SZ*  
  /* --------------------------------------------- */ >58YjLXb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [>I<#_^~  
/* --------------------------------------------- */ l:~/<`o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k=$TGqQY?  
tAd%#:K  
,L2ZinU:  
Wu/]MBM  
看了之后,我们可以思考一些问题: BKCiIfkZ  
1._1, _2是什么? 5Pc;5 o0C  
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。 au(D66VO  
2._1 = 1是在做什么? r8?gD&c}  
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。 ;+R&}[9,A)  
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。 :LQYo'@yB  
g/d<Zfq<{  
,Fl)^Gl8?  
三. 动工 gx/,)> E.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =ZznFVJ`={  
dES"@?!^  
Evq IcZ  
!qQl@j O  
template < typename T > y-b%T|p9  
class assignment 1s&zMWC  
  { L<cx:Vz  
T value; k9R4Y\8P  
public : NN{?z!  
assignment( const T & v) : value(v) {} yPBZc h%-  
template < typename T2 > AR%4D3Dma  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Tk[ $5u*,  
} ; !PlEO 2at  
e)k9dOR  
bHnT6Icom  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *KF#'wi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e2Pcm_Ahv*  
q9K)Xk$LF  
|3b^~?S  
r|8d 4  
  class holder cl3K<'D  
  { a.\:T,cP>  
public : 3ZPWze6  
template < typename T > sE<V5`Z=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7aRi5  
  { $rBq"u=,0+  
  return assignment < T > (t); Pj^{|U21  
} 05#1w#i  
} ; PdFKs+Z`  
 qA7>vi%  
k"%~"9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?!:ha;n  
tS5hv@9cWx  
  static holder _1; r,3DTBe  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HRCT }  
558V_y:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8'[7 )I=  
而不用手动写一个函数对象。 ~W'{p  
9L?.m&  
8 >EWKI9  
<al(7  
四. 问题分析 =o(5_S.u;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9&2O 9Nz6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 t|\%VC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I*{ nP)^9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T*Exs|N2P-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LmrfN?5  
/t57!&  
五. 问题1:一致性 ~H_/zK6e  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /SR*W5#s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _Ey9G  
[({nj`  
struct holder %N6A+5H  
  { {\"x3;3!6  
  // ^7cGq+t  
  template < typename T > \ZFGw&yN  
T &   operator ()( const T & r) const /{ l$sBUL  
  { ,4e:I.b  
  return (T & )r; G6P?2@  
} H5B:;g@  
} ; ,eW%{[g(  
^ogt+6c  
这样的话assignment也必须相应改动: GW@;}m(  
sqwGsO$#  
template < typename Left, typename Right > jXx<`I+]  
class assignment Yui3+}Ms  
  { F#Ryu~,"  
Left l; UgN u`$m+  
Right r; {X+3;&@  
public : mHTXni<!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %P/Jq#FE .  
template < typename T2 > {SPq$B_VR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } )p0^zv{  
} ; tjGn|+|k  
l"T44CL;  
同时,holder的operator=也需要改动: %6,SKg p  
+F` S>U  
template < typename T > -H@:*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d#Y^>"|$.  
  { P>C~ i:4n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 29"'K.r  
} W~; `WR;.  
Lc,Pom  
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。 ~9]hV7y5C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;O6;.5q&  
|Nn)m  
return l(rhs) = r; py!|\00}  
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。 t;Sb/3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NjScc%@y  
:yr+vcD?  
template < typename Tp > e0zq1XcZ  
class constant_t wLH>:yKUU  
  { bKY7/w<dP  
  const Tp t; y/{fX(aV  
public : wC+u73599  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZR B)uA)5=  
template < typename T > XGWSdPJLr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9'giU r  
  { n8 i] z  
  return t; @7]yl&LZ  
} !8d{q)JZ  
} ; ["93~[[^  
kk@fL  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 xb~yM%*c  
下面就可以修改holder的operator=了 cWsNr'MS*  
5h-SCB>P  
template < typename T > Tod&&T'UW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &\WSQmtto  
  { BC#C9|n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xp)sBM7A  
} T{.pM4Hd  
?m}s4a  
同时也要修改assignment的operator() 3>AMII  
4y?n [/M/  
template < typename T2 > u(>^3PJ+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p!7FpxZY  
现在代码看起来就很一致了。 XB^'K2  
<I\/n<*  
六. 问题2:链式操作 @ $ ;q ;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U0y%u  
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。 Eu d*_>|  
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。 /wEhVR`=  
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。 Ys!82M$g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X ::JV7hu  
E)5\i-n  
template < typename T > JN-y)L/>  
struct result_1 (AaoCa[  
  { IqaT?+O\?r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3 *"WG O5  
} ; {0wIR_dGX  
t;}|tgC  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: e "4 ''/  
rNWw?_H-H(  
template < typename T > 5h=}j  
struct   ref %~H-)_d20  
  { !}#8)?p  
typedef T & reference; WUe{vV#S'0  
} ; kW Ml  
template < typename T > EReZkvseC  
struct   ref < T &> (z {#Eq4  
  { @]%IK(|  
typedef T & reference; &tLgG4pd  
} ; mZS >O_E  
yiXSYD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f P 1[[3i  
)Xz,j9GzJS  
template < typename T > rxvx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MDZ640-Y  
  { 7hD>As7`/  
  return l(t) = r(t); _ @NL;w:!  
} kzQ+j8.,U  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 GX!G>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pHXm>gTd,J  
A@!qv#'  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 45@ I*`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n?!">G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oi&VgnSk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HSE!x_$  
最后的布局是: +ZaSM~   
                Add B dj!ia;H  
              /   \ RNEp4x  
            Divide   5 !21FR*  
            /   \ ,GbR!j@6  
          _1     3 UJAv`yjG  
似乎一切都解决了?不。 }I+E\ <  
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。 Jy`B!S_l  
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。 _lJ!R:*  
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: 17%,7P9pg  
>reU#j  
template < typename Right > ~zJbK. _  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const by1<[$8r  
Right & rt) const WTQ\PANAaR  
  { 8`B3;Zmm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jP$a_hW  
} p SH=%u>  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .=7vI$ujd  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Mlg0WrJ|2  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  L2[($l  
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。 W fN2bsx>  
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。 V5nwu#  
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? ky,(xT4  
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: hP%M?MKC  
*MFIV02[N  
template < class Action > e\`&p  
class picker : public Action MC&` oX[  
  { Tj` ,Z5vy  
public : zlSNfgO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} bivuqKA  
  // all the operator overloaded 4<w.8rR:A  
} ; JQ_sUYh~3  
k<nZ+! M  
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。 ,GhS[VJjR  
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: ,hm\   
X6w6%fzOH>  
template < typename Right > `iFmrC<  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \g&,@'uh  
  { \g`\`e53?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }^ ~F|  
} !I{0 _b{  
p}z<Fdu 0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hn7# 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。 ~f&E7su-6+  
+ /4A  
template < typename T >   struct picker_maker ONB{_X?  
  { @ p9i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *k7+/bU~~  
} ; x}wG:K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @muRxi  
  { ehGLk7@7&  
typedef picker < T > result; HYD'.uj  
} ; htO +z7  
.ljnDL/  
下面总的结构就有了: pGP7nw_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。 jh?H.;**  
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。 Y #ap*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :DK {Vg6  
至此链式操作完美实现。 8?B!2  
K e;E1S-~  
.FP$m?  
七. 问题3 q<x/Hat)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 g>E LGG |Q  
TM__I\+Q  
template < typename T1, typename T2 > n$A9_cHF7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const imhwY#D  
  { M!siK2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 58}U^IW  
} 6IN e@  
wQ:)KjhHH  
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: +[6G5cH  
/wGM#sFH  
template < typename T1, typename T2 > '|6]_   
struct result_2 @(EAq<5{  
  { 1SQ3-WU s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h6L&\~pf  
} ; t4."/ .=+  
IkL#SgY  
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? gMi0FO'  
这个差事就留给了holder自己。 //up5R_nx  
    kYE9M8s;  
>4x(e\B  
template < int Order > { T/[cu<  
class holder; T= 80,  
template <> X~b X5b[P  
class holder < 1 > CImWd.W9~  
  { `P@<3]  
public : Y,qI@n<  
template < typename T > hk;5w{t}}  
  struct result_1 h ]5(].  
  { Q^P}\wb>  
  typedef T & result; 9 &dtd  
} ; S3C]AhW;  
template < typename T1, typename T2 > )rIwqUgp6\  
  struct result_2 j.[.1G*("  
  { zF`0J  
  typedef T1 & result; d(ZO6Nr Q  
} ; &N$<e(K  
template < typename T > z#9aP&8Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  h},IF  
  {  Po+.&7F  
  return (T & )r; X;+sUj8  
} %_H<:uGO%  
template < typename T1, typename T2 > ?d\N(s9F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  \{_q.;}  
  { RT4x\&q  
  return (T1 & )r1; d"1]4.c  
} V5@:#BIs  
} ; `GBW%X/  
+uF>2b6'  
template <> -u+vJ6EY  
class holder < 2 > tH@Erh|%  
  { #Qw0&kM7I  
public : .fqN|[>  
template < typename T > ?6!JCQJ<  
  struct result_1 dZl5Ic  
  { 1/B>XkCJ  
  typedef T & result; /s&9SYF  
} ; >a<.mU|#  
template < typename T1, typename T2 > b}$+H/V  
  struct result_2 oi7@s0@  
  { E:_ZA  
  typedef T2 & result; zy?|ODM  
} ; 3@_xBz,I.  
template < typename T > 0(}t8lc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f].h^ ~.q  
  { PA{PD.4Du  
  return (T & )r; r.=K~A  
} R{`(c/%8  
template < typename T1, typename T2 > 4/~E4"8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gT{Q#C2Baw  
  { biD$qg  
  return (T2 & )r2; <18(  
} #b}Z`u?@  
} ; _IHV7*u{;  
Wx%H%FeK  
kOrZv,qFG[  
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> >。 Ux!p8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `6(S^P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 23eX;gL  
m#Jmdb_  
return l(i, j) = r(i, j); |)DGkOtd  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ITXa&5D  
fSj5ZsO  
  return ( int & )i; .[KrlfI  
  return ( int & )j; se2!N:|R!G  
最后执行i = j; bjW]bRw  
可见,参数被正确的选择了。 pZ{+c  
|-67 \p]  
<]t%8GB2V  
:as$4|  
.WJ YQi  
八. 中期总结 kPG-hD  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `:fZ)$sY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  :A_@,Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vkV0On  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor WM$ MPs  
l~q\3UKlt  
Y=?3 js?O  
;u ({\K  
Zd%k*BC  
=%K;X\NB  
九. 简化 oG?Xk%7&\  
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。 9!\B6=r y4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1z4OI6$Af  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: YQvD|x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZgcMv,=  
  +-*/&|^等 h 0Q5-EA  
2. 返回引用。 9d659i C  
  =,各种复合赋值等 ^98~U\ar  
3. 返回固定类型。 Tn e4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qOtgve`jX  
4. 原样返回。 :6 R\OeH+  
  operator, `wEb<H  
5. 返回解引用的类型。 20h, ^  
  operator*(单目) '3fu  
6. 返回地址。 g}{aZ$sta  
  operator&(单目) :J@ gmY:C  
7. 下表访问返回类型。 V!A~K   
  operator[] ,/I.t DH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 prF%.(G2)  
  operator<<和operator>> =z69e%.  
` p-cSxR_  
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。 %)W2H^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &)ChQZA  
:Yh+>c}N  
template < typename Left > UKvWJnz  
struct value_return xGg )Y#  
  { - %h.t+=U  
template < typename T > :U%W%  
  struct result_1 J/aC}}5D  
  { CYP q#rd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .@U@xRu7|  
} ; ^"2J]&x`G  
Om\vMd@!  
template < typename T1, typename T2 > 5L%'@`mX  
  struct result_2 *vxk@ `K~  
  { mxC;?s;~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zu{P#~21  
} ; ,!y$qVg'\f  
} ; G4X|Bka  
#OD/$f_  
,m:.-iy?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3yF,ak {Sl  
i%]EEVmN  
下面我们来剥离functor中的operator() ,T$U'&;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +gtbcF@rx  
'Aq{UGN  
return l(t) op r(t) 06Sceq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .j0$J\:i  
return op l(t) )23H1  
return op l(t1, t2) Ckuh:bs  
return l(t) op WlC:l  
return l(t1, t2) op [!#L6&:a8  
return l(t)[r(t)] 6iE<T&$3P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )yZ^[uJ}3C  
c9u`!'g`i  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Yu^4VXp~M%  
单目: return f(l(t), r(t)); ~Otoqu|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9vc2VB$  
双目: return f(l(t)); }@q`%uzi  
return f(l(t1, t2)); FbFPJ !fb  
下面就是f的实现,以operator/为例 37.S\ gO]  
K;H&n1  
struct meta_divide YfKdR"i+.  
  { 8^+%I/S$  
template < typename T1, typename T2 > qWPkT$ u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rcG"o\g@+  
  { ,m|h<faZL  
  return t1 / t2; u^I|T.w<r6  
} j-}O0~Jz  
} ; <^jQo<kU  
mL{6L?  
这个工作可以让宏来做: vw/J8'  
uh  > ; 8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Flm%T-Dl  
template < typename T1, typename T2 > \ ~4Fvy'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  |TH\`U  
以后可以直接用 +lcbi  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )}Kf=  
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 qt"m  
(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。。。) #f]SK[nR  
\V~eVf;~  
Moza".fiN  
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 H40p86@M  
XK@E;Rv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HBXOjr<,{  
class unary_op : public Rettype 3;{kJQ  
  { mNTzUoZF'@  
    Left l; ;'@9[N9  
public : ~HsJUro  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N5 6g+,w%)  
`d`T*_  
template < typename T > ^Y \"}D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d^ 8ZeC#  
      { N<VJ(20y  
      return FuncType::execute(l(t)); y??XIsF  
    } \X D6 pr@  
d/kv|$XW  
    template < typename T1, typename T2 > ndMA-`Ny,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7[XRd9a5(  
      { +\ .Lp 5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Qe:seW  
    } CkQ3#L<2  
} ; _)m]_eS._  
0 /U{p,r6`  
Kis"L(C  
同样还可以申明一个binary_op yWo; a  
I1M%J@Cz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [waIi3Dv\  
class binary_op : public Rettype `b7t4d*  
  { Iit; F  
    Left l; ?IT*: A] E  
Right r; U$z-e/  
public : meO:@Z0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )Y{L&A  
+',S]Edx  
template < typename T > +#@I~u _}D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W.KDVE$}f  
      { S;#'M![8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /@TF5]Ri  
    } je=a/Y=%U{  
yYA$I'Bm\  
    template < typename T1, typename T2 > >_T-u<E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s9DYi~/,  
      { h J)h\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .p" xVfi6  
    } $DaNbLV  
} ; r52gn(,  
6mxfLlZ  
00~mOK;1  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~V1E0qdAE  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }N6.Uu 5zI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ` 7V]y -  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 56kI 5:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! kJT)r6  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ;"-&1qHN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,(^*+G.i  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ope^~+c~\  
下面是修改过的unary_op ~dTrf>R8M  
v;D~Pa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l}A93jSL  
class unary_op LBDjIpR6  
  { tW}'g:s  
Left l; \xw5JGm  
  q(W3i^778  
public : 5MJS ~(  
#BH*Z(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ry6@VQ"NLb  
{8bSB.?R  
template < typename T > ^>v+( z5R  
  struct result_1 f\L0 xJ  
  { 2.%ITB  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }y gD3:vN7  
} ; vy:Z/1q  
&E5g3lf  
template < typename T1, typename T2 > 'c$+sp ?  
  struct result_2 }a(dyr`S  
  { <bEbweQrgm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m G YoM  
} ; dhK~O.~m  
#5o(h+w)  
template < typename T1, typename T2 > QD]6C2j*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Gq !`O1  
  { ml }{|Yz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A_q3KB!$=+  
} U9MxI%tb  
oE]QF.n#  
template < typename T > $kp{Eg '  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hZt!/?dc  
  { Bh-ym8D  
  return OpClass::execute(lt(t)); ' %o#q6O  
} :& ."ttf=  
8[{ Vu0R  
} ; @GW #&\yM  
sdw(R#GE  
=]0&i]z[.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Se =`N  
好啦,现在才真正完美了。 ,.FxIl ]  
现在在picker里面就可以这么添加了: %6f*{G w  
3AN/ H  
template < typename Right > I^$fMdT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const smo~7;  
  { B \2 SH%\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); onxLyx|A  
} ge8ZsaiU  
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。 amY!qg0P*  
_E.>`Q  
a<bwzX|.  
T1=fNF  
Z4 =GMXj  
十. bind 1o{Mck  
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。 Q>Yjy!. <^  
先来分析一下一段例子 VRB;$  
^s"R$?;h  
;>7De8v@@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0YDR1dO(*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w~qT1vCCN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nZYBE030  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /f;~X"!  
我们来写个简单的。 t;\Y{`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: XU(eEnmo m  
对于函数对象类的版本: 4@ai6,<  
o0KL5].  
template < typename Func > FVJ GL  
struct functor_trait Oxd]y1  
  { 2g! +<YZ~  
typedef typename Func::result_type result_type; j|#Bo:2km  
} ; 9p(. A$  
对于无参数函数的版本: %._.~V  
H"WprHe  
template < typename Ret > c9h6C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Wvf ^N(  
  { c\AfaK^KF  
typedef Ret result_type; ;u)I\3`*!  
} ; 1bX<$>x9u  
对于单参数函数的版本: SO0PF|{\r  
[`7ThHX  
template < typename Ret, typename V1 > 20Wg=p9L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > c yz3,3\e  
  { }-=|^  
typedef Ret result_type; Uz]|N6`  
} ; YNi.SXH  
对于双参数函数的版本: vy I!]p  
}&D32\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U-M>=3|N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +52{-a,>  
  { -nV9:opD  
typedef Ret result_type; {_v#~595  
} ; *J`O"a  
等等。。。 %1+4_g9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (SAs-  
)+9Uoe~6  
template < typename Func > $~T4hv :  
struct func_return <wD-qTW  
  { [/8%3  
template < typename T > nAdf=D'P  
  struct result_1 0<@@?G  
  { (n_/`dP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'TB2:W3  
} ; _X x/(.O  
kE1TP]|  
template < typename T1, typename T2 > * r7rZFS  
  struct result_2 >fQMXfoY  
  { b4N[)%@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m ~$v;?i  
} ; X!EP$!  
} ; 8YSAf+{FtK  
R0*|Lo$6  
X#^[<5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LZxNAua  
4BpZJ~(p  
template < typename Func, typename aPicker > "VMz]ybi^  
class binder_1 6(-N FnT  
  { KVa  
Func fn; { 2f-8Z&>  
aPicker pk; Cq~dp/V  
public : 4{|"7/PE1  
88$8d>-  
template < typename T > f]sr RYSR  
  struct result_1 Uw<nxD/+  
  { U|R_OLWAg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S{T >}'y  
} ; 8Z=R)asGS  
|M;7>'YNC*  
template < typename T1, typename T2 > =[7Av>  
  struct result_2 8zW2zkv2|#  
  { +9sQZB# (  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <lJ345Q  
} ; l9Q- iJ  
~})e?q;b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (X*^dO  
1T n}  
template < typename T > E}Uc7G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q S;f\'1bb  
  { >uEzw4w  
  return fn(pk(t)); &s>Jb?_5Mx  
} S)"Jf?  
template < typename T1, typename T2 > ,f?*{Q2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {(Es(Sb}c  
  { k)TpnH! "  
  return fn(pk(t1, t2)); XfIJ4ZM5  
} Ar#(psU  
} ; B/Ws_Kv  
b4Ekqas  
6[AL|d DK  
一目了然不是么? S~G ]~gt  
最后实现bind q{x8_E!L  
jT;;/Fd3/  
:e+jU5;]3  
template < typename Func, typename aPicker > <<O$ G7c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .O<obq~;C  
  { -jm Y)(\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZXPX,~ 5o  
} p!AAFmc  
!C.4<?*|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sU^1wB Rj  
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。 Pr C{'XDlU  
a(ZcmYzXU  
十一. phoenix {Qj~M<@3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =:U`k0rn!  
+:/%3}`  
for_each(v.begin(), v.end(), :7;@ZEe  
( H3oFORh  
do_ %^6F_F_jS  
[ {?7Uj  
  cout << _1 <<   " , " w_VP J  
] 0JujesUw(  
.while_( -- _1), MomwX  
cout << var( " \n " ) ;8 lfOMf  
) vW@=<aS Z  
); Y8t8!{ytg  
j<e2d7oN  
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: 1X1dG#:  
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 #,'kXj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  C9)@jK%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WUTowr  
7F.4Ga;  
.*Qx\,  
template < typename Cond, typename Actor > >^{yF~(  
class do_while j_j]"ew)  
  { j B{8u&kz)  
Cond cd; >=w)x,0yX  
Actor act; 2MK-5 Kg  
public : dlnX_+((KC  
template < typename T > ^xk'Z  
  struct result_1 K)iF>y|{*q  
  { WTiD[u  
  typedef int result_type; llDkJ)\  
} ; jSaU?ac  
;qV>L=a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iK;XZZ(  
w&.a QGR#  
template < typename T > Gav$HLx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h;'~,xA  
  { 0b 54fD=  
  do #T"4RrR  
    { :Llb< MY2  
  act(t); 3PF_H$`oJ  
  } V|R,!UND  
  while (cd(t)); JK] PRDyD  
  return   0 ; %@Jsal'  
} MnHNjsO#  
} ; ue>D 7\8  
/g.U&oI]D  
ksm~<;td  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,`sv1xwd  
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。 iN.n8MN=I  
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。 $<OD31T  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 tQ601H>o  
下面就是产生这个functor的类: !H\F2Vxs  
~F#j#n(=`q  
^=*;X;7  
template < typename Actor > ]I6  J7A[  
class do_while_actor 0tJ Z4(0  
  { _tycgq#  
Actor act; BFt> 9x]T  
public : o#N+Y?O  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @'|~v <<WZ  
qcRs$-J  
template < typename Cond > :~SyL!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J9 I:Q<;  
} ; _(zG?]y0P  
GKeU%x  
4 H&#q>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DW3G  
最后,是那个do_ og>uj>H&  
f,Ghb~y  
!TcJ)0   
class do_while_invoker &,)&%Sg[  
  { A/?7w   
public : c4zR*  
template < typename Actor > 3r1*m  +  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,tRj4mx  
  { fd9k?,zM  
  return do_while_actor < Actor > (act); L \iFNT}g`  
} VG~Vs@c(  
} do_; KG{St{uJ  
,iwp,=h=  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =WJ NWt>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `QY)!$mUIF  
最后来说说怎么处理break和continue ;GD]dW#  
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。 8JUwf  
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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