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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d$.t0-lC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8+'9K%'@qX  
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, %6Wv-:LY  
O6JH)Ka"S  
j"g[qF/*  
}>~';l  
  class filler $OEhdz&Fi  
  {  <sdC#j  
public : :: IAXGH)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S5B12P  
} ; i2$7nSQ9  
x?T.ItW:K  
n?uVq6c  
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: L[v-5u)  
nO-1^HUl  
$&IF#uDf  
]6JI((  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JBzRL"|  
ig G8L  
Y:UDte[Lb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ErZYPl  
3%`asCW$  
?+6w8j%\  
`Hj{XIOx  
二. 战前分析 >IZ|:lsxE  
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。 2Lravb3  
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 e'%"G{(D  
PEA<H0  
2|a@,TW}-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j;%RV)e  
  /* --------------------------------------------- */ ;&="aD  
vector < int *> vp( 10 ); }t.J;(ff:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2Cy">Exl  
/* --------------------------------------------- */ |Uf[x[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZWJ%t'kF  
/* --------------------------------------------- */ `*?8<Vm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Wp5w}8g  
  /* --------------------------------------------- */ +%Y`>1I^#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4n1-@qTPF~  
/* --------------------------------------------- */ p\xi5z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); WEX6I 16  
@log=^  
i qLNX)  
]*fiLYe9  
看了之后,我们可以思考一些问题: &+"-'7  
1._1, _2是什么? -TL `nGF  
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。 @C\>P49  
2._1 = 1是在做什么? 47 ]?7GU,  
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。 fg[]>:ZT.  
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。 <\0+*`">g  
LHy-y%?i  
X0G Mly  
三. 动工 fK-tvP0}*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "v%|&@  
R 2.y=P8N  
XLG6f(B=F  
{~cG'S Y%  
template < typename T > z 'iAj  
class assignment -s ]  
  { JQ9JWu%a  
T value; %M? A>7b  
public : 8|9JJ<G7  
assignment( const T & v) : value(v) {} c{X>i>l>  
template < typename T2 > &RSUB;y mL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ' pnkm0=`  
} ; ]U9f4ODt  
E05RqnqBn0  
.Ioj]r  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UXU!sd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (t^&L  
Os1o!w:m5  
xRTr<j0s  
QtF'x<cB  
  class holder W_]Su  
  { 52RFB!Z[  
public : MXQ S6F#  
template < typename T > _6Ex}`fyJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZH@BHg|}H  
  { h~\bJ*Zp  
  return assignment < T > (t); ]g}Tqf/N%  
} :#yjg1aej  
} ; _1<zpHp  
 G{4~{{tI  
F0&BEJBkU  
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: 7&I+mw/X  
RU r0K#]  
  static holder _1; y2XeD=_'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CBj&8#8Z  
6Vq]AQx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BK+(Uf;g  
而不用手动写一个函数对象。 HizMjJ|  
Muhq,>!U  
627xR$U~  
sE,Q:@H5  
四. 问题分析 -~wGJM VA  
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。 WKHEU)'!  
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。 ;JNI $DR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N sUFM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w-[A"M]I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @(;zU~l/  
yP&SA+  
五. 问题1:一致性 rXortK#\%  
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?| /.?m9O^ F  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DA0{s  
$}9.4` F>  
struct holder K5oVB,z)  
  { m{~p(sQL  
  // g%Yw Dr=0t  
  template < typename T > =K#12TRf  
T &   operator ()( const T & r) const 9)_fH6r  
  { =|@%5&.P  
  return (T & )r; ZO^Y9\L  
} xlJ8n+  
} ; *58`}]  
y)5U*\b  
这样的话assignment也必须相应改动: f,e7;u z%  
"q-,140_  
template < typename Left, typename Right > :tc]@0+  
class assignment qQL]3qP  
  { xe4F4FC'  
Left l; !W^b:qjJ  
Right r; 3]*_*<D  
public : 3`W=rIMli  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} upD 2vtU  
template < typename T2 > Q%x |  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } f/_RtOSw  
} ; K >-)O=$s  
dc ]+1 A  
同时,holder的operator=也需要改动: 01 UEd8  
09_L^'`  
template < typename T > 1|+Z mo"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Pf?*bI  
  { ,gvv297  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C2 ~t  
} 6NvdFss'A{  
p4ML } q8  
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。 hx'p0HDta  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @M:Uf7  
uk8vecj  
return l(rhs) = r; c]qq *k#  
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。 G!y~Y]e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kQr\ktN\  
K):MT[/"  
template < typename Tp > SBj9sFZ  
class constant_t U\_-GS;1  
  { Tug}P K   
  const Tp t; H;&^A5  
public : > xc7Hr~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _N.N?>  
template < typename T > 0st)/\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ( TQx3DGq  
  { **zh>Y}6  
  return t; (c{<JYEC  
} %E!^SF?Y  
} ; tkN5 |95  
{}vB# !  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F?+K~['i  
下面就可以修改holder的operator=了 w(sD}YA)  
L5E|1T  
template < typename T > 1T{A(<:o$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U1+X!&OCp  
  { Bf&,ACOf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WVP^C71  
} gC}r$ZB(  
M]S&vE{D  
同时也要修改assignment的operator() %&c+} m  
7 TTU&7l~  
template < typename T2 > CC(At.dd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xB1Oh+@i  
现在代码看起来就很一致了。 _x.!, g{  
[OH9/ "  
六. 问题2:链式操作 t)y WQV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s|Hrb_[;l  
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。 \'rh7!v-u  
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。 (s/hK  
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。 kc0YWW Q-:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct S nMHk3(\  
$1Lm=2;U  
template < typename T >  i7qG5U  
struct result_1 mN_KAln  
  { 4t(V)1+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m=Z1DJG  
} ; }CR@XD}[  
N2!HkUy2  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: XO*|P\#^  
qusX]Tst z  
template < typename T > 7=YjY)6r^  
struct   ref W9!EjXg  
  { 2#sJ`pdQ  
typedef T & reference; tgu}^TfKkg  
} ; sqAZjfy@  
template < typename T > z|VQp,ra  
struct   ref < T &> "V|1w>s  
  { pRt=5WZ  
typedef T & reference; rKlu+/G  
} ; 4M)  s  
NJEubC?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ] ~;x$Z)  
`@8QQB  
template < typename T > ZH9sf~7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;QT.|.t6  
  { +doZnU,  
  return l(t) = r(t); &zl=}xeA  
} I}5#!s< {&  
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。 k79" xyXX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _m;#+`E  
;&|MNN^  
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 WU:~T.Su  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -Y#YwBy;M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [25[c><:w"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;a]2hd"6  
最后的布局是: ] m$;ra]  
                Add beLT4~Z=  
              /   \ |1sl>X,  
            Divide   5 3"ALohlL  
            /   \ /D]?+<h1  
          _1     3 _]SV@q^  
似乎一切都解决了?不。 |hsg= LX  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 [.M<h^xrB  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 +{Qk9Z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: BDW%cs  
aCu 8 D!  
template < typename Right > \2q!2XWgK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^Ge3"^x1  
Right & rt) const -)biSU,  
  { 3$fzqFo  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6#sd"JvtQ  
} 9oOr-9t3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _*d8:|qw  
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。 o!q3+Pp;}  
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。 D4e*Wwk  
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。 U)Cv_qe  
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。 i%jti6z$Hr  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? h n:  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: -O.q$D=as  
|7$F r[2d  
template < class Action > )<_e{_ h  
class picker : public Action '&?OhSeN  
  { \'z&7;px  
public : -;5WMX 6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~j%g?;#*  
  // all the operator overloaded 5)g6yV'  
} ; {)E)&lL  
ao2NwH##  
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。 ~>h_#sIBC  
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: ,{"%-U#z  
)bJS*#  
template < typename Right > vbH?[ Zr?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $a'n{EP  
  { ^gP pmb<x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,BGaJ|k  
} A*;I}F  
ya[][!.G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > MHh>~Y(h  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ]njObU)[zr  
H7&>cM  
template < typename T >   struct picker_maker 2=P.$Kx  
  { x|>N   
typedef picker < constant_t < T >   > result; gIGyY7{(s8  
} ; ~s#vP<QHa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wR)U&da`@  
  { tO0MYEx"  
typedef picker < T > result; 1C,=1bY  
} ; 05]y*I  
j<H5i}  
下面总的结构就有了: T(Q(7  
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。 X rBe41  
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。 gP&G63^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @FC|1=+  
至此链式操作完美实现。 T8nOb9Nrj  
ZbmBwW_ 7  
!Ee#jCXS  
七. 问题3 *V@>E2@  
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。 ]: VR3e"H  
" 3ryp A  
template < typename T1, typename T2 > uVnbOqR<X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  y5"b(nb  
  { d D%Sbb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j2@19YXe@  
} /Y NV  
@|3PV  
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: woQ UrO(  
1N8:,bpsT  
template < typename T1, typename T2 > b FV+|0  
struct result_2 Wq5Nc  
  { @xKfqKoqg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]+C;C  
} ; XTzz/.T;Z  
/z'fFl^6O  
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? *@2+$fgz  
这个差事就留给了holder自己。 58TH|Rj+I  
    = JE4C9$,  
{jnfe}]  
template < int Order > w(>mP9Cb  
class holder; 33O O%rWi  
template <> y7iHB k"^:  
class holder < 1 > $2tPqZ>  
  { n U0  
public : -SyQ`V)T7N  
template < typename T > O r {9?;G  
  struct result_1 _9y  
  { 6),U(e%  
  typedef T & result; puv/+!q  
} ; =f{)!uW<4  
template < typename T1, typename T2 > vKX6@eg"  
  struct result_2 VLLE0W _]  
  { OI@;ffHSW  
  typedef T1 & result; {x&"b-  
} ; >gj%q$@  
template < typename T > ymNL`GYN[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ptj,9bf<\  
  { S"}G/lBx.  
  return (T & )r; @ V_@r@A  
} ;v}f7v '  
template < typename T1, typename T2 > G<dWh.|`=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \{g;|Z 1  
  { bcVzl]9  
  return (T1 & )r1; >~+'V.CNW  
} Cob<N'.  
} ; #b^x!lR  
e!eUgD  
template <> y<r@zb9  
class holder < 2 > B#zu< z  
  { EZ  N38T  
public : 0j'H5>m"  
template < typename T > A2C|YmHk  
  struct result_1 }DCR(p rD  
  { '[T#d!T  
  typedef T & result; JDa=+\_  
} ; +{eZ@  
template < typename T1, typename T2 > mN!5JZ' 2  
  struct result_2 f@G3,u!]i  
  { <'Ppu  
  typedef T2 & result; :J 7p=sX  
} ; ?PpGBm2f*  
template < typename T >  !623;   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hny(:Dj  
  { @i" ^b  
  return (T & )r; [@"7qKd1  
} wZAY0@pA  
template < typename T1, typename T2 > o?9k{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const equ|v~@ y  
  { r[u@ [  
  return (T2 & )r2; Nt>wzPd)  
} sKIpL(_I$  
} ; 7KB:wsz^  
-5&|"YYjr{  
{9/ayG[98  
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> >。 z?b[ 6DLV;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )bl'' yO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {6/Yu: ;  
*E"OQsIl  
return l(i, j) = r(i, j); 4ONou&T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $@VQ{S  
BGe&c,feIc  
  return ( int & )i; [~%\:of70n  
  return ( int & )j; W5&;PkhQ6  
最后执行i = j; 0EA<ip  
可见,参数被正确的选择了。 RD$"ft]Vc  
N:_U2[V^d  
{H\(H _X  
gG>|5R0  
p!XB\%sv'"  
八. 中期总结 dxz.%a@PW  
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: xlhc`wdm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T#>1$0yv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7GyJmzEE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @D'NoA@1A  
)q+Qtz6D  
n)~9  
\Y?ByY  
F74^HQ*J  
\nX5 $[  
九. 简化 xM#+jI  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Z*M]AvO+#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Fq-A vU  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: McXid~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 nc0!ag  
  +-*/&|^等 C2Pw;iK_t  
2. 返回引用。 J7p'_\  
  =,各种复合赋值等 pOe"S  
3. 返回固定类型。 :X66[V&eH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L{2KK]IF  
4. 原样返回。 F$!K/Mm[  
  operator, 9q4%s?)j  
5. 返回解引用的类型。 O6P{+xj$  
  operator*(单目) oX;D|8 f  
6. 返回地址。 App9um3:  
  operator&(单目) _a?(JzLw5  
7. 下表访问返回类型。 |3h-F5V)  
  operator[] q@"0(Oj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'f?=ks<  
  operator<<和operator>> 7Zf * T  
5y1:oiE/  
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。 FA+'E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: IwR/4LYI  
nO{m2&r+  
template < typename Left > sXpA^pT"T  
struct value_return hm&cRehU  
  { .o&Vu,/H  
template < typename T > ly8IrgtKy  
  struct result_1 V1 H3}  
  { LXGlG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DO^K8~]  
} ; HqZ3]  
Pf4b/w/  
template < typename T1, typename T2 > Kb/w+J S  
  struct result_2 6UXDIg=  
  { ;:%*h2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d7*fP S  
} ; \MY`R  
} ; z|^+uL  
D=0^" 7K  
`F^~*FnR,B  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9?IvSv}z  
>[D(<b(U&  
下面我们来剥离functor中的operator() 5g$]ou  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "s!|8F6$  
 s_p\ bl.  
return l(t) op r(t) .wb[cCUQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4fq:W`9sN  
return op l(t) hA6D*8oXD  
return op l(t1, t2) 65>1f  
return l(t) op EV$$wrohQ`  
return l(t1, t2) op He}uE0^  
return l(t)[r(t)] >p[skN   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lO>9Q]S<  
9r efv  
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: k\NwH?ppu  
单目: return f(l(t), r(t)); mbS`+)1=l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p /x ]  
双目: return f(l(t)); WkF60'Hf  
return f(l(t1, t2)); 7@6B\':  
下面就是f的实现,以operator/为例 [2 yxTK  
g9XAUZe  
struct meta_divide /ta5d;@  
  { /|HVp  
template < typename T1, typename T2 > t 5{Y'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a#k=! W  
  { gI /#7Cr  
  return t1 / t2; _?YP0GpU  
} #3h~Z)+y  
} ; kW!`vQm~  
O2n[`9*  
这个工作可以让宏来做: ]((Ix,ggP  
_Z>I"m  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T0Kjnzs  
template < typename T1, typename T2 > \ gl$Ks+o d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Wj}PtQ%lp/  
以后可以直接用 \uUd *  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q~y) V  
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 K4[X P]\jr  
(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。。。) ;GjZvo  
L#}HeOEi[  
a(a 2xa  
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 !SxZN dv  
K*]^0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ne=o+ $.(  
class unary_op : public Rettype >cV^f6fH  
  { ] C&AU[U*  
    Left l; !VXs yH3r5  
public : }nO[;2Na  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2l YA% n  
U^@8ebv  
template < typename T > E;>Bc Pt5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O9_S"\8]@  
      { 7F;dLd'  
      return FuncType::execute(l(t)); w9c^IS  
    } 97]$*&fH  
qVidubsW  
    template < typename T1, typename T2 > 9wB}EDZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uHNh|ew21  
      { iYE7BUH=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  uK_R#^  
    } ,Q2?Z :l  
} ; OZ9ud ]@\  
r@.3.Q  
9cO m$  
同样还可以申明一个binary_op ~ZN]2}  
O*:8gu'Y2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |LwW/>I  
class binary_op : public Rettype B4>kx#LR  
  { c'LDHh7b  
    Left l; KXtc4wra  
Right r; `PH*tdYrh  
public : DClV&\i=o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @ a$HJ:  
TSp;Vr OP  
template < typename T > ]\8{z"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j&qJK,~  
      { `Qg#`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r{Stsha(  
    } ?u)[xEx6}+  
|*5QFp  
    template < typename T1, typename T2 > "92Z"I~1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =D"H0w <zw  
      { ':[:12y[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $d +n},[C{  
    } ,O;+fhUJ(  
} ; ^UJ#YRzi  
`"#0\Wh  
zq?Iwyo  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 L 2Z9g`>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1,/L&_=_A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m$UrY(6d  
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。 {Yp;R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .AzGPcJY  
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。。。 5V($|3PI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 FV1!IE-}-  
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) "V>7u{T  
下面是修改过的unary_op #;#r4sJwU  
L+b"d3!G&%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &M6cCT]&M  
class unary_op y9>?  
  { 2|8&=K /  
Left l; U_/<tWl\[3  
  _ 1? PN8  
public : @NY$.K#]  
4=T>Iy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c/g"/ICs  
G3.MS7 J  
template < typename T > +TR#  
  struct result_1 R8ui LZd  
  { %L^S;v3  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /JOEnQ5X\!  
} ; u{@b_7 5Y  
-54  
template < typename T1, typename T2 > fV` R7m.  
  struct result_2 pKM5<1J  
  { w ,CZ*/^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CL U[')H0  
} ; ,iUYsY  
}: W6Bo-|  
template < typename T1, typename T2 >  FsbX{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NyJ=^=F#  
  { #CM^f^*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Hsoe?kUHF  
} -i}@o1o\  
1Xv- e8M  
template < typename T > /^ d!$v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wkp|V{k  
  { hgz7dF  
  return OpClass::execute(lt(t)); :h|nV ~  
} ,B,2t u2  
tvC7LLNP<  
} ; I'_.U]An  
cX64 X  
Ux2p qPb  
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 gda3{g7<)  
好啦,现在才真正完美了。 u/@dWeY[]  
现在在picker里面就可以这么添加了: aXSTA ,%  
wN])"bmB  
template < typename Right > Z~.3)6,z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 05<MsxB"w  
  { u.}z}'-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FDHa|<oz  
} ,a I0Aw  
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。 IX /r  
\\qw"w9  
NINaOs  
Cu%|}xq  
} r#by%P  
十. bind F?LTWm  
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。 0 w"&9+kV  
先来分析一下一段例子 4YVxRZ1[3  
R ks3L  
XZaei\rUn)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C?FUc cI  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O?ZCX_R:L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !50Fue^JM  
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。 r[:)-`]b  
我们来写个简单的。 .<|7BHL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +^c;4-X 0  
对于函数对象类的版本: >F zu]G4]  
!J}Bv  
template < typename Func > Xeg g2.Kk  
struct functor_trait ;UU+:~  
  { ak?XE4-N  
typedef typename Func::result_type result_type; /lQGFLZL  
} ; F1@gYNbI,  
对于无参数函数的版本: #du!tx ( _  
(aX5VB**  
template < typename Ret > w*})ZYIUT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1or4s{bmo  
  { B_k[N}|zD  
typedef Ret result_type; !9l c6W  
} ; =$B:i>z<  
对于单参数函数的版本: -P09u82  
-Kj^ l3w  
template < typename Ret, typename V1 > [Ng#/QXk{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^G,]("di`  
  { t Ztyx;EP  
typedef Ret result_type; (8<U+)[tPy  
} ; 1 )aB']K%  
对于双参数函数的版本: :bLLN  
FuNc#n>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zY<=r.m4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +oY[uF  
  { fjUyx:  
typedef Ret result_type; ^/wvHu[#  
} ; 1{oq8LB  
等等。。。 p;dH[NW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a X>bC-  
BzqM$F( L,  
template < typename Func > |pv:'']J  
struct func_return _|x b)_  
  { 9=D\xBd|w  
template < typename T > pJ6Z/3]  
  struct result_1 a;Q6S  
  { -<gGNj.x-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |0?h6  
} ; Y~T;{&wi  
K.cMuh  
template < typename T1, typename T2 > H|4O`I;~(  
  struct result_2 ]q0mo1-EZ!  
  { 'H<0:bQ=I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D7b<&D@  
} ; \v7M`! &  
} ; @N`) Z3P+  
Kr!(<i  
d v@B-l;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g_G'%{T7  
2*6b{}yJH  
template < typename Func, typename aPicker > W6t"n_%?"  
class binder_1 /O1r=lv3Z  
  { AF4:v<EN  
Func fn; O_#Ag K<A  
aPicker pk; !HM|~G7  
public : )miY>7K  
9 ve q  
template < typename T > 7hq*+e  
  struct result_1 6 6x> *  
  { +A 6xY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  T|NNd1>  
} ; 9FT;?~,  
,v$gWA!l  
template < typename T1, typename T2 > i DV.L  
  struct result_2 %D|27gh  
  { \}Jy=[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TC1#2nE&T  
} ; k:nR'TI  
;7"}I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^w.x~#zI  
*ktM<N58  
template < typename T > pOlo_na}[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )A9K9pZj  
  { D.H$4[u;j  
  return fn(pk(t)); wt4uzg8  
} |;o#-YosP  
template < typename T1, typename T2 > rxu 6 #v F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *a*\E R  
  {  E%\jR  
  return fn(pk(t1, t2)); |ahleu  
} [#>ji+%=  
} ; LuQ4TT  
[pOQpfo\  
sw{,l"]<  
一目了然不是么? ps1ndGp~#  
最后实现bind B5>h@p-UV  
h4x*C=?A  
E(A7DXzbR  
template < typename Func, typename aPicker > mw9;LNi\D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <>`+" O}  
  { OJ ng  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pmd=3,D'u  
} 6/@"K HHVe  
ZcgSVMqEX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @e#eAJhU  
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。 :SilQm*Pl  
Ml)~%ZbF  
十一. phoenix 'awL!P--  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /w0l7N  
O;c;>x_dA  
for_each(v.begin(), v.end(), Ym+k \h  
( m RB-}  
do_ @BWroNg{  
[ 0lR/6CB  
  cout << _1 <<   " , " !>T.*8  
] fyIL/7hzf4  
.while_( -- _1), Xxcv 5.ug  
cout << var( " \n " ) 3+_? /}<  
) }R:eKj  
); ^& ZlV  
ab8uY.j  
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: *[jG^w0z8~  
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 ]Ln2|$R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z"8%W?o>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WmTSxneo  
rD)yEuYX  
Dk4Jg++  
template < typename Cond, typename Actor > +HNY!fv9  
class do_while XYIZ^_My  
  { hko0 ?z  
Cond cd; +L1%mVq]y  
Actor act; I#QBJ#  
public : hW[/{2<@  
template < typename T > i8pM,Ppi~  
  struct result_1 O1IR+"0  
  { =M^4T?{T  
  typedef int result_type; BuMBnbT  
} ; tbD>A6&VM}  
/gh=+;{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &gxRw l  
h')@NnFP 1  
template < typename T > S(Md  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MkZm =Sf  
  { M7{w7}B0@  
  do 8X`iMFa.P  
    { :RR<-N5+  
  act(t); F2!C^r,~L  
  } }N^.4HOS8  
  while (cd(t)); >oi`%V  
  return   0 ; -o*IJQ_  
} T8E=}!68w}  
} ; kx8\]'  
}yZ9pTB.?E  
YG ,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6KPM4#61o  
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。 ;$Q `JN=  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 bI.LE/yk  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 K5gh7  
下面就是产生这个functor的类: ^T`)ltI]V  
Xwy0dXko  
<4S Y'-w  
template < typename Actor > IMLk{y%6  
class do_while_actor O\;Z4qn2=  
  { U8L%=/N>B  
Actor act; DJ;il)^  
public : x>vC;E${"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8 hx4N  
J'9hzag  
template < typename Cond > g*69TqO^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; (@*[^@ipV  
} ; tcyami6D4  
uu L"o  
c'nEbelE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /tI8JXcUK  
最后,是那个do_ |?{3&'`J8w  
IiTV*azVh  
>aXyi3B  
class do_while_invoker p\OUxAm  
  { h<2o5c|  
public : x`K<z J   
template < typename Actor > "&*O7cs$pA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const SskvxH+7  
  { f*KNt_|:  
  return do_while_actor < Actor > (act); [:<CgU9C  
} 9}4P%>_  
} do_; ! iuDmL  
Qa@b-v'by  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Iko1%GJ1Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U_ n1QU  
最后来说说怎么处理break和continue KdI 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。 7l}P!xa&  
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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