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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {SXSQ'=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 za 7+xF  
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, @'M"c q  
Tjv'S <  
aqQ+A:g  
~9#x=nU:+V  
  class filler :qB|~"9O  
  { Z1 ($9hE>  
public : ?D)$O CS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Dyo^O=0c  
} ; E6O!e<ze^  
O8" t.W  
s>\^dtG7  
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: GB pdj}2=  
^"=G=* /  
*ej< 0I{  
KDGrX[L:6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); kkb+qo  
J}8p}8eF,  
W|zPV`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E11C@%  
+Q);t,  
ns\I Y<Yo  
M?}:N_9<J  
二. 战前分析 Oi^cs=}  
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。  qbS6#7D  
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  |xg#Q`O  
{5c?_U  
oq$#wiV"Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2.MUQ;OX  
  /* --------------------------------------------- */ sSGXd=":  
vector < int *> vp( 10 ); BgdUG:;&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kFmtE dhsc  
/* --------------------------------------------- */ <,/7:n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QZ;DZMP  
/* --------------------------------------------- */ #l: 1R&F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ErJ@$&7  
  /* --------------------------------------------- */ BV7P_!vt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X2% (=B  
/* --------------------------------------------- */ W1)<!nwA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W+"^!p|  
0MxK+8\y  
YtWw)IK  
!plu;w  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^^B_z|;Aa  
1._1, _2是什么? Y[R>?w  
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。 m]fUV8U  
2._1 = 1是在做什么? `\;Z&jlpT  
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。 -+Yark  
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。 GGcODjY>  
w3>11bE  
F$'u`  
三. 动工 <`; {gX1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f$-n %7  
55$';gh,9  
sb8bCEm- \  
7_)38  
template < typename T > _TsN%)m  
class assignment 1t?OD_d!8  
  { GU@#\3  
T value; cRbA+0m>  
public : q%$p56\?3  
assignment( const T & v) : value(v) {} >C6S2ISSz  
template < typename T2 > hqjjd-S0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )b2O!p  
} ; * O?Yp%5NH  
Q#qfuwz  
i+~BVb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2?Jw0Wq5D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tQNrDp+  
C3f\E: D)  
9=T;Dxn  
w4TQ4 Y  
  class holder xypgG;`\  
  { NqOX);'L0  
public : w <"mS*Q  
template < typename T > &$_!S!Sa/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +By'6?22  
  { dlCYdwP  
  return assignment < T > (t); i}v.x  
} oS9Od8  
} ; ZxT E(BQv  
BQg3+w:>  
.7b%7dQ<\  
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: `Z5dRLrd  
9609  
  static holder _1; =*lBJ-L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CyYr5 Dz  
$HQ4o\~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ny/eYF#  
而不用手动写一个函数对象。 v3M$UiN,:  
rQ]JM  
F4z#u2~TC  
QQV8Vlv"  
四. 问题分析 =MJB:  
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。 vBF9!6X.  
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。 e_KfnPY   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T7.SjR6X>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ug ;Xoh5w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j_<!y(W  
ysIhUpd  
五. 问题1:一致性 aHpZhR| f$  
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?| m26YAcip}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +>!nqp  
\$Wpt#V  
struct holder u?dPCgs;h  
  { U 887@-!3  
  // 3Xd:LDZ{  
  template < typename T > 3Z*o5@RI  
T &   operator ()( const T & r) const AL3iNkEa  
  { J9]cs?`)  
  return (T & )r; z5M6  
} -40X3  
} ; HSRO gBNI:  
<n#X~}i)  
这样的话assignment也必须相应改动: -wg}X-'z0  
vMEN14;yH_  
template < typename Left, typename Right > C&vi7Yx  
class assignment 8Ala31  
  { @$%GszyQ'  
Left l; KHHYk>FR  
Right r; ;xzaW4(3  
public : [ fzYC'A=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -mRgB"8  
template < typename T2 > oU\7%gQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;zD4 #7=  
} ; }a~hd*-#  
Q#H"Se  
同时,holder的operator=也需要改动:  w0=  
23L>)Q  
template < typename T > jLVD37 P^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =%IyR  
  { ^&1O:G*"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |H_WY#  
} n^ fUKi*;  
b-  t  
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。 `}=R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h L [eA  
W>d)(  
return l(rhs) = r; 0g|5s  
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。 vZTXvdF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z*mbhod  
&Q?@VN i  
template < typename Tp > 4l %W]'  
class constant_t Hh=fv~X  
  { |>]@w\]  
  const Tp t; +c<iVc|  
public : r\ft{Z<P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /ugyUpyg  
template < typename T > HFy9b|pjy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1r$-Uh  
  { ,jis@]:  
  return t; wT" :  
} ]Rxo}A  
} ; X=]utn  
9N9&y^SmD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fuUtM_11  
下面就可以修改holder的operator=了 .4 WJk>g  
#c@&mus  
template < typename T > \uPzj_kU6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r@zT!.sc!  
  { Muk J^h*V  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _(h=@cv  
} A[;deHg=  
5qQMGN$K  
同时也要修改assignment的operator() vQi=13Pw  
N?vb^?  
template < typename T2 > 5<ruN11G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } k B]`py!  
现在代码看起来就很一致了。 Y#68_%[  
?c RF;!o"  
六. 问题2:链式操作 >bZ-mX)j\0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ei@  
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。 MBA?, |9Q#  
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。 5>f"  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 [%dsq`b#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tjXg  
ktTP~7UVi  
template < typename T > VM\R-[  
struct result_1 ~bb6NP;'L  
  { Q+ V<&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u)r/#fUZ  
} ; 4joE"H6  
xNOKa*  
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: . i4aM;Qy  
zT,@PIC(  
template < typename T > IXa~,a H71  
struct   ref *2a"2o  
  { I&La0g_E  
typedef T & reference; tf6m .  
} ; 4}; @QFT*  
template < typename T > 15j5F5P   
struct   ref < T &> VR>!Ch  
  { xc}[q`vK  
typedef T & reference; ch0^g8@Q[  
} ; (X"5x]7]  
%(eQ1ir+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =figat  
T/P\j0hR  
template < typename T > q\o#<'F1J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /OztkThx=  
  { S#C-j D  
  return l(t) = r(t); E72N=7v"  
} tz;o6,eb  
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。 /C!~v!;e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9S]pC?N]E  
U U_0@V<  
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 / =6_2t#vA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qco'neR"z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 # atq7t X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >]~581fYf  
最后的布局是:  : Z<\R0  
                Add PDD2ouv4  
              /   \ `S|F\mI ~  
            Divide   5 $GRwk>N  
            /   \ 9abUh3  
          _1     3 a[~[l k=7  
似乎一切都解决了?不。 GCN-T1HvA2  
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。 PM[W7g T  
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。 j? BL8E'   
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: Q*#Lr4cm{  
ON\bD?(VY  
template < typename Right > $EFS_*<X  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ek]JzD~w$  
Right & rt) const #h=V@Dh  
  { HU?1>}4L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j13- ?fQ&  
}  mU4(MjP?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c.]QIIdK  
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。 0<`qz |_h  
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。 G^d3$7  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 /P,1KVQPh  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 7/<~s]D[%  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? #(614-r/  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?fy37m(M}  
k(H]ILL  
template < class Action > md{nHX&  
class picker : public Action K@1gK<,a  
  { S&UP;oc  
public : _oc6=Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q&@s/k  
  // all the operator overloaded SzpUCr"  
} ; &{8:XJe*,%  
a%`Yz"<lQ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ^x O](,H  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Y[7prjd  
H[KX xNYZ_  
template < typename Right > tP|/Q 5s  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Jp"29 )w  
  { Z]b;%:>=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .c]>*/(+  
} )Q`Ycz-  
=a,qRO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > x]wi&  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 `e'wW V  
yGtTD9j  
template < typename T >   struct picker_maker H1U$ApD  
  { bQ3<>e\%B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; c+3(|k-M  
} ; 87!jn'A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dnD@BQ  
  { >|%3j,<U  
typedef picker < T > result; [6l0|Y  
} ; F;#$Q  
Y }VJ4!%U  
下面总的结构就有了: }'wZ)N@  
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。 $BehU  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?=Ceo#Er  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -b!Z(}JK  
至此链式操作完美实现。 ^)]U5+g?  
F,S)P`?  
u=nd7:bv  
七. 问题3 K.QSt  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 zl8M<z1`1  
i=<;$+tW  
template < typename T1, typename T2 > cu>(;=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }6a}8EyFP  
  { )@DDs(q=i  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =!SV;^-q  
} 1]''@oh{6U  
Ld.9.d]  
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: nQV0I"f]?]  
$#f_p-N  
template < typename T1, typename T2 > 1#3|PA#>  
struct result_2 wyX3qH  
  { w3q'n%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %R?7u'=~  
} ; QErdjjg E  
\9`E17i  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? V. i{IW  
这个差事就留给了holder自己。 &X:;B'   
    =M-=94  
F&!vtlV)  
template < int Order > ]CLM'$  
class holder; toGd;2rl  
template <> t!3s@  
class holder < 1 > O#;sY`fy_M  
  { `oNJ=,p  
public : 2LN6pu  
template < typename T > sDNWB_~  
  struct result_1 \;MP|:{pU  
  { r}qDvC D  
  typedef T & result; py\:u5QS  
} ; g(i6Uj~)  
template < typename T1, typename T2 > g|uyQhsg  
  struct result_2 !D['}%  
  { #%QHb,lhl  
  typedef T1 & result; >z%YKdq  
} ; }I uqB*g[t  
template < typename T > +0U=UV)U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s1wlOy  
  { d@ 8M_ O |  
  return (T & )r; tgG 8pL  
} )e5=<'f 1  
template < typename T1, typename T2 > nG4ZOx.*1g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M>5OC)E  
  { + Fo^NT  
  return (T1 & )r1; eZa7brC|  
} V5$ Gb6?K  
} ; P^"RH&ZQJ  
'|=Pw  
template <> ?WXftzdf6u  
class holder < 2 > )rP,+B?W  
  { \azMF}mb  
public : D)x^?!  
template < typename T > ^k7I+A  
  struct result_1 @4UX~=:686  
  { hK)'dG*  
  typedef T & result; 3}s]F/e  
} ; n*$g1HG6  
template < typename T1, typename T2 > /UK?&+1qE  
  struct result_2 \h3HaNC  
  { wi+Q lf  
  typedef T2 & result; v)*MgfS  
} ; =&08s(A  
template < typename T > 4>oM5Yf8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Mm*V;ADF  
  { az![u)  
  return (T & )r; }=v4(M`%  
} ~vt*%GN3  
template < typename T1, typename T2 > n.c0G`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eik_w(xPT  
  { tn Ufi8\ob  
  return (T2 & )r2; }v}F8}4  
} ``< #F3  
} ; !%M,x~H  
}0\SNpVN  
5B|.cOE  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 s"#N;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4vi?9MPz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %dnpO|L  
^@8XJ[C,_  
return l(i, j) = r(i, j); 'kj q C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nG3SDL#(k  
n\D/WLvM  
  return ( int & )i; B|a<=~  
  return ( int & )j; &)6}.$`  
最后执行i = j; 2?%4|@*H?  
可见,参数被正确的选择了。 jj2=|)w$3  
'lE{Nj*7  
?jfh'mCA  
8hS^8  
X@[5nyILf  
八. 中期总结 iCpm^XT  
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: X7OU=+g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y _apT<P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lHM} E$5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {sB-"NR`K  
FJH>P\+  
\EU3i;BNT%  
][l5S*CC_  
w^8Q~ 3|7  
|sr\SCx  
九. 简化 9^g8VlQdT  
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。 sx azl]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +|bmUm<2  
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: `^{G`es  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5'f_~>1Wt  
  +-*/&|^等 H0inU+Ih  
2. 返回引用。 |)To 0Z  
  =,各种复合赋值等 MkFWZ9c3  
3. 返回固定类型。 3HXeBW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Txo{6nd/  
4. 原样返回。 $:5h5Y#z  
  operator, Ht+roY  
5. 返回解引用的类型。 <w}i  
  operator*(单目) gQik>gFr  
6. 返回地址。 !bLCha\  
  operator&(单目) !NNPg?Y  
7. 下表访问返回类型。 z =H?@z  
  operator[] KL?<lp"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |0F o{  
  operator<<和operator>> 8*&-u +@%  
d(t)8k$  
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。 Y_faqmZ 9]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pW8?EGO@  
(9( xJ)  
template < typename Left > %P1zb7:8  
struct value_return *IbDA  
  { Y<POdbg  
template < typename T > |%8t.Z  
  struct result_1 vh"';L_*37  
  { gYbvCs8O!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _5n2'\] H`  
} ; FEhBhv|m  
l2W+VBn6  
template < typename T1, typename T2 > }` `oojz  
  struct result_2 OO/>}? ob  
  { zx "EAF{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ke@Bf  
} ; ]b}3f<  
} ; 7ojh=imY  
=3hJti9[  
!-qk1+<h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o"RE4s\G~r  
_6.@^\;  
下面我们来剥离functor中的operator() Bz ,D4 E$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p=[dt  
O<!^^7/h0  
return l(t) op r(t) R-n%3oh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6C.!+km  
return op l(t) P[H`]q|  
return op l(t1, t2) n}Thc6f3D  
return l(t) op S|u5RU8*"|  
return l(t1, t2) op mhIGunK;+  
return l(t)[r(t)] PNLlJlYlP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 24InwR|^  
YVRE 9  
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: 5r8 [ "  
单目: return f(l(t), r(t)); G2[2y-Rv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0j;|IU\  
双目: return f(l(t)); HSG9|}$  
return f(l(t1, t2)); #F .8x@  
下面就是f的实现,以operator/为例 wAR:GO'n  
.w m<l:  
struct meta_divide i-0AcN./p  
  { T06w`'aL  
template < typename T1, typename T2 > ~:!& }e5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Vx0Hq`_14  
  { -$s1k~o  
  return t1 / t2; "[A&S!  
} [uie]*^  
} ; Np9Pae'  
_mdJIa0D6k  
这个工作可以让宏来做: ZKI` ;  
Ca"i<[8  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !Y^$rF-+  
template < typename T1, typename T2 > \ 'uUa|J1mu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z SsogAx  
以后可以直接用 R'K /\   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~c1~) QzZ  
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 ,h3,& ,  
(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。。。)  ;XYfw)  
~|KMxY(:  
?aG~E  
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 jAt6 5a  
g5Hsz,x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I GcR5/3  
class unary_op : public Rettype :]C\DUBo  
  { [MC}zd'/  
    Left l; &:+_{nc,  
public : Z.>?Dt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WFeaX7\b  
5U<o%+^El  
template < typename T > q|D*H9[ke  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;NJM3g0I  
      { n |,}   
      return FuncType::execute(l(t)); GEb)nHQq  
    } |("5 :m  
=(k0^ #++G  
    template < typename T1, typename T2 > d<;XQ.Wo7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H~*[v"  
      { &P8Q|A-u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); f;ycQc@f  
    } T?5F0WKi  
} ; `+r5I5  
',RR*{I  
K&Q0]r?  
同样还可以申明一个binary_op v:j4#pEWD  
wIbc8ze  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C$B?|oUJc  
class binary_op : public Rettype ;#"`]khd  
  { gD fVY%[Z  
    Left l; pm;g)p?  
Right r; 9Bmgz =8  
public : JeCEj=_Z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L/cbq*L  
%^ E>~  
template < typename T > Fn%:0j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Md m(xUs  
      { }@A~a`9g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .~8IW,[  
    } t! Av [K  
Vk~}^;`Y  
    template < typename T1, typename T2 > d}415 XA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  *JOv  
      { }`^<ZNkb/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `}Hnj*  
    } MN)<Tr2f  
} ; mKq9mA"(E  
`Op ";E88  
7,LT4wYH  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Z#W`0G>'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L,X6L @Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) I3aEg  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 +~/zCJ;F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S"Zs'7dy`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 pK1(AV'L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /ci.IT$Q^  
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-(xuR^*  
下面是修改过的unary_op !p9F'7;Y<  
@fYA{-ZC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gf@'d.W}  
class unary_op ? 8!N{NV  
  { ->#7_W  
Left l; @o^sp|k !  
  AU$5"kBE  
public : h/w- &7t  
42Ffx?Qmv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hQ8{ A7  
>\p}UPx  
template < typename T > KJkcmF}Q  
  struct result_1 @',;/j80  
  { K|1^?#n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :3Jh f$  
} ; I5"=b}V5  
u})JQ<|  
template < typename T1, typename T2 > XKK*RVs#  
  struct result_2 <(t<gS#  
  { F^~#D, \  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E|Lh$9XONA  
} ; ^ pR&  
a:]yFi:Su  
template < typename T1, typename T2 > 1-[{4{R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Q$ M/}  
  { xX>448=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \%^3Izsc  
} LOYv%9$0*p  
e)bqE^JP  
template < typename T > M*{e e0\`r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C ]XDDr  
  { ~gDtj&F  
  return OpClass::execute(lt(t)); Bms?`7}N  
} wIiT :o  
V)Xcn'h  
} ; pV+;/y_  
Kj>_XaFCg!  
8ksDXf`.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug d16 PY_  
好啦,现在才真正完美了。 \d;Ow8%d/  
现在在picker里面就可以这么添加了: }R'oAE}$  
ixkg,  
template < typename Right > 0nd<6S+fs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MLb\:Ihy  
  { TP^0`L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \dMsv1\  
} A,/S/_Q=  
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。 #,;k>2j0  
ouI0"R&@  
;Os3 !  
, $=V  
!14z4]b  
十. bind 0.5_,an3  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fe$WR~  
先来分析一下一段例子 ),Rj@52l  
&_6:TqJ  
,O+7nByi[V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1$W!<:uh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `F@yZ4L3S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M/qiA.C@W  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 N@>S>U8C  
我们来写个简单的。 lo#,zd~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >JMKEHl.q  
对于函数对象类的版本: S'e2~-p0F  
I|:j~EY  
template < typename Func > aU!UY(  
struct functor_trait G~Sfpf  
  { ~eP 2PG  
typedef typename Func::result_type result_type; ;D7jE+  
} ; \NqC i'&  
对于无参数函数的版本: (65p/$Vh  
90!Ib~7zH  
template < typename Ret > Z-?9F`}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3PGyqt(   
  { (!(bysi9  
typedef Ret result_type; F*=RP$sj  
} ; ;a`X|N9  
对于单参数函数的版本: >vU Hf`4T  
bW]+Og  
template < typename Ret, typename V1 > +*q@=P,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /~[R u  
  { >>r:L3<!  
typedef Ret result_type; *Y ZLQT  
} ; P.:T zk6  
对于双参数函数的版本: e{,/  
mI%/k7:sf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NsHveOK1.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QFYy$T+W  
  { AngwBZ@  
typedef Ret result_type; ._Xtb,p{  
} ; lUEyo.xVt  
等等。。。 7w*&Yg]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :S12=sFl$  
?+\,a+46P_  
template < typename Func > 7fqYSMHR  
struct func_return Dhoj|lc  
  { I1~g?jpH  
template < typename T > |9I;`{@  
  struct result_1 O)R0,OPb  
  { B .mV\W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M}Mzm2d#`  
} ; *@nUas 2"  
?s]`G'=>V`  
template < typename T1, typename T2 > JPG!cX%  
  struct result_2 4/?Zp4g  
  { )QD}R36Ic  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `9l\ ~t(M  
} ; $ Zr,-  
} ; ise}> A!t  
,0bM* qob  
MVdx5,t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )|x5#b-lz  
lijy?:__  
template < typename Func, typename aPicker > cG:`Zj~4  
class binder_1 d ] ;pG(  
  { $NH Wg(/R@  
Func fn; pt#[.n#f  
aPicker pk; |5Pbc&mH8A  
public : ?xZmm%JF  
}q W aE  
template < typename T > k;5}@3iQ  
  struct result_1 h6i{5\7.  
  { Gu).*cU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rR~X>+K  
} ; `WS_*fJ5  
8)8oR&(f  
template < typename T1, typename T2 > 2\de |'  
  struct result_2 ~*Qpv&y)  
  { m 9@n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1 7oxD  
} ; ($> 0&w  
9lCKz !E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rgKn=8+a  
RzQS@^u*F0  
template < typename T > Pltju4.:C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qhtAtP>i"  
  { {W<-f?  
  return fn(pk(t)); jqWvLBU!  
} I;H9<o5  
template < typename T1, typename T2 > wf%Ep#^6}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A> A'dQ69  
  { [uQZD1<q  
  return fn(pk(t1, t2)); NfF:[qwh  
} @0,dyg<$>  
} ;  a|uZJ*  
0K0=Ob^(e  
l0if#?4\r  
一目了然不是么? r$Y!Y#hwQ  
最后实现bind MPN=K|*  
7,UFIHq  
@!3^/D3  
template < typename Func, typename aPicker > `|Z@UPHzG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '/g+;^_cB  
  { zq r%7U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Cpv%s 1M  
} bGc|SF<V  
3>)BI(Wl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 PM!t"[@&  
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。 $i~`vu*  
y/hvH"f  
十一. phoenix v=1S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i!x5T%x_  
@|%ICG c  
for_each(v.begin(), v.end(), | V,jd  
( ~j#6 goKn  
do_ [(EH  
[ }AZx/[k |z  
  cout << _1 <<   " , " *[:CbFE0y  
] T JS1,3<  
.while_( -- _1), kTc5KHJ7  
cout << var( " \n " ) F{~r7y;0  
) @]wem  
); e7qMt[.  
M;V#Gm  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: s^'#"`!v=  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor M`pTT5r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .t[ZXrd| 0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .+L_!A  
l!V| T?  
4 Olv8nOe<  
template < typename Cond, typename Actor > aw%vu  
class do_while )"jn{%/t  
  { ]{+M>i[  
Cond cd; K |} ]<  
Actor act; JD`;,Md  
public : udI: ]:,P  
template < typename T > ,h.Jfo54,  
  struct result_1 yi-"hT`  
  { A<X :K nl  
  typedef int result_type; j{Jc6U  
} ; ZfCr"aL  
Qwo9>ClC  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} wDMB  
4m[C-NB!g  
template < typename T > A6y~_dt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hs -.83V  
  { _QUu'zJ  
  do \If!5N  
    { 8421-c6y>  
  act(t); jI2gi1 ,a  
  } bW.zxQ :  
  while (cd(t)); JKi@Kw  
  return   0 ; ;4v}0N~.  
} P9mxY*K)%5  
} ; K(KP3Q  
5J\|gZQF  
;@YF}%!+W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /Q>{YsRRB  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ],}afa!A  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wt=>{JM  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 E(3+o\w  
下面就是产生这个functor的类: 6O@ ^`T  
w$[Ds  
|U$de2LF  
template < typename Actor > ?"<r9S|[O  
class do_while_actor uC*:#[  
  { ^r$iN %&~  
Actor act; ""v`0OP&J  
public : c]!D`FA*K  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R ms01m>Y  
s.I1L?s1w?  
template < typename Cond > lPcVhj6No%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5az 4NT  
} ; 7}tZ?vD  
pg}+lYGP  
.UhBvHH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eo*u(@  
最后,是那个do_ 6n6VEwYj  
/mB Beg^a  
BXK::M+  
class do_while_invoker  e(;`9T  
  { 'UvS3]bSYW  
public : @wdB%  
template < typename Actor > kGuk -P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $sL|'ZMbS  
  { q>|[JJ*6_N  
  return do_while_actor < Actor > (act); & A9A#It  
} ZOrTbik  
} do_; @U /3iDB\  
3 +8"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,+f0cv4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m~j\?mb{+  
最后来说说怎么处理break和continue 7=p-A _X  
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。 'D0X?2  
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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