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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  @M OaXe  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lUaJC'~p  
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, YV _ 7 .+A  
`T+w5ONn  
KYZ#.f@  
=]5f\f6  
  class filler aZ|?i }  
  { mr2Mu  
public : Go!{@ xx>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ie11syhV"  
} ; <@# g2b  
eh%{BXW[p  
UdVf/ PGx  
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: t`'jr=e,~  
mlCBstt{  
FW5v 1s=  
Fg 8lX9L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z(8G=C  
b\KbF/ T  
-Bl^TT  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0WfnX>(C7R  
98)C 7N'  
K@JaN/OM  
AAs&P+;  
二. 战前分析 $.t>* Bq  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .heU Ir,  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }zS5o [OE  
8MI8~  
9pPLOXr ,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !yVY[  
  /* --------------------------------------------- */ G@`ZDn  
vector < int *> vp( 10 ); Xtfs)"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .j&#  
/* --------------------------------------------- */ 4;W{#jk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w[\rS`J  
/* --------------------------------------------- */ t1U+7nM  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P[-do  
  /* --------------------------------------------- */ V@T(%6<|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F~qZIggD  
/* --------------------------------------------- */ 122s 7A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e8T"d%f?  
yci}#,nb  
Ef?hkq7X<  
tk*-Cx?_  
看了之后,我们可以思考一些问题: |0oaEd^*}  
1._1, _2是什么? ^e <E/j{~  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +&S6se4  
2._1 = 1是在做什么? V2`Ud[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5-$D<}Z  
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。 }% q-9  
v*qbzW`  
4oH ,_sr  
三. 动工 D*[J rq,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9M3"'^ {$  
#T2J +  
&^DVSVqs^  
GF8wKx#J  
template < typename T > c AO:fb7  
class assignment hm d3W`8D  
  {  U-4F  
T value; <$zhNu~  
public : k_,& Q?GtU  
assignment( const T & v) : value(v) {} YS){ N=g&'  
template < typename T2 > ;5.&TQT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .,p=e$x]  
} ; S} OO)  
V`#2jDz  
;h+~xxu=X  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L;$>SLl,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eh<mJL%T  
dH;2OWM  
[8IO0lul+  
@-Q l6k  
  class holder 5!fYTo|G>  
  { OVDuF&0  
public : rG6G~ |mS  
template < typename T > < A8>To<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -yc YQ~R  
  { o}114X4q;  
  return assignment < T > (t); QJ4$) Fr(  
} l;@+=uVDHm  
} ; HrvyI)4{  
@QVg5  
#8"oqqYi  
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: gh ?[x.U  
\8QOZjy  
  static holder _1; Dk^AnMx%_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %eg+ .  
n]' r3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h Fv{?v  
而不用手动写一个函数对象。 -i2rcH  
} #H,oy;Dz  
8R3{YJ6@T  
Fb]+h)on  
四. 问题分析 77O$^fG2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 7\2I>W  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^_Hf}8H7]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U_5`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gPMfn:a-8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D/."0 #q  
%T]^,y$n  
五. 问题1:一致性 ;(/go\m tB  
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?| "Bf8mEmp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1$vGQ  
)xV37]  
struct holder FHr)xqo=~  
  { W34xrm  
  // zx}+Q B0  
  template < typename T > z:#]P0  
T &   operator ()( const T & r) const HD=F2p  
  { W7!gD  
  return (T & )r; ct3i^,i  
} JfN5#+_i  
} ; O0qG 6a  
c{/R?<  
这样的话assignment也必须相应改动: "?3=FBp&  
?CQE6ch  
template < typename Left, typename Right > U~: H>  
class assignment  9Bt GzI\  
  { M[mYG _{J  
Left l; _ l`F}v  
Right r; )sm9%|.&  
public : C{J5:ak  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PF`uwx@zH  
template < typename T2 > -iDs:J4Iq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (WT\HR  
} ; 8IlUbj  
2O=$[b3  
同时,holder的operator=也需要改动: SF:98#pg  
})-V,\  
template < typename T > ZwMVFC-d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =Q_1Mr4O  
  { gFTU9k<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `nyz,  
} 0(y*EJA$  
FSQB{9,H  
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。 y$R8J:5f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MeBTc&S<  
_R\FB|_  
return l(rhs) = r; arm_SyL0  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ED>7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [}4zqY{  
:g|.x  
template < typename Tp > A5Jadz~  
class constant_t W8g13oAu"  
  { u;t<rEC2  
  const Tp t; 4~Cf_`X}]  
public : j-1V,V=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} { }/  
template < typename T > F7=9> ,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jo"nK,r  
  { \;0pjxq=  
  return t; 7-B|B{]  
} 66?`7j X  
} ; .vKgiIC:  
/1LN\Eu  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lD$s, hp  
下面就可以修改holder的operator=了 la{?&75]  
9\!&c<i=  
template < typename T > 2*D2jw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WDY\Fj   
  { *I?-A(e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bnfeZR1m_  
} w]MI3_|'r(  
h:pgN,W}  
同时也要修改assignment的operator() 9q?knMt  
@~2k5pa  
template < typename T2 > 15{^waR6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b$H bo;_   
现在代码看起来就很一致了。 *m "@*O'  
<T7@,_T  
六. 问题2:链式操作 "#wAGlH6>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -!+i ^r  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Q3ZGN1aX<  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vh Oh3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 A&1EOQ=N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,'c%S|]U7  
D7pQWlN\  
template < typename T > ]Yt3@ug_f  
struct result_1 _\4r~=`HQ  
  { }%w;@[@L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hRuiuGC  
} ; }%wP^6G*x\  
'(r?($s  
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: \|X 1  
Pq~#SxA~  
template < typename T > * g+v*q X  
struct   ref WuVsW3@  
  { }k AE  
typedef T & reference; L' _%zO  
} ; t#M[w|5?  
template < typename T > J-=fy^S5  
struct   ref < T &> 7y&=YCkc7  
  { Flpl,|n a  
typedef T & reference; UV%o&tv|<  
} ; gz'{l[  
s7E %Et  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "c~``i\G   
 U'b}%[  
template < typename T > or ~@!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LU*mR{B  
  { ~mH'8K|l  
  return l(t) = r(t); g0~m[[  
} cJT_Qfxx  
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。 x2~fc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tF*Sg{:bCa  
)jI4]6  
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 t re`iCH~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4u p7 :?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /jaO\t'q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 brE%/%! e  
最后的布局是: 9 [E/^  
                Add WVyq$p/V  
              /   \ ctb , w  
            Divide   5 ENYc.$ r  
            /   \ D_f :D^  
          _1     3 y}QqS/  
似乎一切都解决了?不。 kyB>]2  
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。 O>wGJ.  
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。 {dl@ #T u  
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: W.7u6F`  
='/#G0W  
template < typename Right > 8r.MODZG/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const huin?,eGz  
Right & rt) const 9zehwl]~  
  { SZgan  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]_ y;Igaj  
} :d~&Dt<c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n  8|  
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。 ,(yaWd6  
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。 { 6*UtG  
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。 G|$n,X1O(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 t1l4mdp  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? .w~L0(  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Zvz}Z8jW  
s[*I210  
template < class Action > ~;uW) [  
class picker : public Action 'Ya-;5Y]  
  { b@1";+(27  
public : 28,HZaXhc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C Yk"  
  // all the operator overloaded ukX KUYNm8  
} ; e]d\S] 5  
]O M?e  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 i ;YRE&X  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: FwSV \N+#'  
p["20 ?^  
template < typename Right > 3rv~r0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]FO)U  
  { O$& 4{h`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '~Gk{'Nx"  
} .$-%rU:*}  
Ru`7Xd.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^F$iD (f  
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。 (@u"   
;ZLfb n3\  
template < typename T >   struct picker_maker \M-$|04Qt  
  { fxX4 !r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4}=Z+tDu>  
} ; K"ytE2:3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gNo}\ lm4V  
  { 8U&93$  
typedef picker < T > result; X6c['Zrc  
} ; $P~Tt4068  
bG9$&,  
下面总的结构就有了: aruT eJF  
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。 cY\"{o"C  
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。 Q |J$ R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I!-5 #bxD  
至此链式操作完美实现。 *+'l|VaVq\  
@8 GW?R  
5l(Q#pSX  
七. 问题3 O_wRI\ !  
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。 ~w9ZSSb4  
(!`]S>_w9  
template < typename T1, typename T2 > s;-%Dfn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k%?A=h  
  { u~a@:D/F{G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); u9%)_Q!14  
} 'xY@ I`x  
Nt'u;0  
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: CK+_T}+-  
?rgk  
template < typename T1, typename T2 >  =:-x;  
struct result_2 pI|H9  
  { j8ebVq  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *6e 5T  
} ; Xz, sL  
oUwu:&<Orm  
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? Lcyj, R  
这个差事就留给了holder自己。 6- @n$5W0  
    SQB[d3f  
h0fbc;l  
template < int Order > c}>p"  
class holder; \;G97o  
template <> ( nH3  
class holder < 1 > -Fj:^q:@u  
  { 3;J)&(j0  
public : n3kYVAgF  
template < typename T > c|'hs   
  struct result_1 `n!<h,S'2  
  { LAwl9YnG:  
  typedef T & result; A,T3%TE  
} ; -l!;PV S|  
template < typename T1, typename T2 > `_;VD?")*l  
  struct result_2 An e.sS  
  { ZdD]l*.\i  
  typedef T1 & result; ^r<bi%@C$  
} ; 04wmN  
template < typename T > {]}}rx'|P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J8x>vC  
  { hfGA7P"  
  return (T & )r; U9KnW]O%"  
} )up!W4h6o  
template < typename T1, typename T2 > B%L0g.D"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =B(zW .Gf  
  { *p.P/w@1  
  return (T1 & )r1; >4.{|0%ut  
} 10JxfDceD  
} ; ~T')s-,l,:  
dOFxzk,g&R  
template <> o(. PxcD  
class holder < 2 > (s,*soAN  
  { 3`&2 -  
public : ]OoqU-q  
template < typename T > kg$<^:uX  
  struct result_1 /._wXH  
  { h{]l?6`  
  typedef T & result; <dzE5]%\  
} ; m&OzT~?_>N  
template < typename T1, typename T2 > 67Ai.3dR  
  struct result_2 tWi@_Rlx;  
  { S2" p(  
  typedef T2 & result; n-dO |3,  
} ; Od'!v&  
template < typename T > N`/6 By  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [t /hjm"$  
  { u|\Lb2Kb:  
  return (T & )r; S >uzW #  
} -lyT8qZ:(  
template < typename T1, typename T2 > ocy fU=}X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const " 7RQrz  
  { PK u+$  
  return (T2 & )r2; pHY~_^B4&  
} \{n]&IjA  
} ; dKw* L|5  
V2%FWo|  
S 1|[}nYP  
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> >。 iy8U rgG;l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dapQ5JT/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |J2R w f  
zHr1FxD  
return l(i, j) = r(i, j); p,@_A'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )2z (l-$.  
OUe@U;l{Z  
  return ( int & )i; u A:|#mO  
  return ( int & )j; .-[UHO05^8  
最后执行i = j; by& #g  
可见,参数被正确的选择了。 <O>r e3s  
cI'&gT5  
:=^JHE{  
.wx; !9  
/_?Ly$>'  
八. 中期总结 xe|o( !(  
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: JMpjiB,A}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v-X1if1%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Nj qUUkc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H |Z9]+h)7  
Tv3Bej  
<Jo_f&&{  
|SZRO,7x  
Wj/.rG&tE  
G#8HY VF  
九. 简化 IBC P6[  
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。 .#6Dad=S*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jhUab],  
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: r@H<@Vuc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  Jt.dR6,  
  +-*/&|^等 Gb<)U[Hfd  
2. 返回引用。 <jQ?l% \  
  =,各种复合赋值等 ioIUIp+B~u  
3. 返回固定类型。 \('8 _tqI"  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T#Qn\ 8  
4. 原样返回。 +T+f``RcK  
  operator, Ti!j  
5. 返回解引用的类型。 q[nX<tO  
  operator*(单目) ]YQlCx`  
6. 返回地址。 kV(}45i]s  
  operator&(单目) ~#&bDot  
7. 下表访问返回类型。 vX]\Jqy  
  operator[] zJOjc/\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 mrX3/e  
  operator<<和operator>> 4T`u?T]  
X5cl'J(j9  
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。 KRf$VbuL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3aQWzEnh  
M])Y|}wv8  
template < typename Left > 29 L~SMf  
struct value_return j#"?Oe{_1  
  { =LL5E}xP  
template < typename T > ji="vs=y  
  struct result_1 qg vg MWj  
  { E9;cd$}K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }xn\.M:ic  
} ; ( YF`#v6  
H2l/9+  
template < typename T1, typename T2 > -LJbx<'  
  struct result_2 "GEJ9_a[  
  { AqZ{x9g!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }+h/2D  
} ; ,OsFv}v7  
} ; f ."bq43(  
hW$B;  
,`v)nwP  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Zj99]4?9  
^&MMtWR  
下面我们来剥离functor中的operator() r j#K5/df  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UB }n=  
dFFJw[$8w  
return l(t) op r(t) OW- [#r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rn#FmM  
return op l(t) @cA`del  
return op l(t1, t2) <[ />M  
return l(t) op {O9CYP:  
return l(t1, t2) op ml<X92Y  
return l(t)[r(t)] obKWnet  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1O>wXq7q  
2F[smUL  
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: 1{i)7 :Y  
单目: return f(l(t), r(t)); aN?{MA\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @.;] $N&J  
双目: return f(l(t)); D::$YR ~R  
return f(l(t1, t2)); kRo dC(f @  
下面就是f的实现,以operator/为例 r!N)pt<g  
-B-?z?+(O  
struct meta_divide 6!bp;iLKy  
  { mr dG- t(k  
template < typename T1, typename T2 > /. GHR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eR P mN  
  { P9= L?t.  
  return t1 / t2; 99w;Q 2k  
} ++n"` ]o,  
} ; ?K%&N99c!  
kY*3)KCp  
这个工作可以让宏来做: MG)wVS<d_  
xP%`QTl\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~SgW+sDF u  
template < typename T1, typename T2 > \ ]L#6'|W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~CiVLS H=  
以后可以直接用 0`.3`Mk   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) qD=o;:~Km  
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 7hwl[knyB  
(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。。。) 2 g5Ft  
T&Z%=L_Q  
g /D@/AU1u  
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 ],CJSA!5F  
iJ.P&T9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "D0:Y(\  
class unary_op : public Rettype 37GJ}%Qs  
  { eFDhJ  
    Left l; rvO7e cR"  
public : e+jp03m\W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w@RVg*`%7D  
c@9jc^CJ  
template < typename T > q] g'rO'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *#+e_)d  
      { <tkxE!xF`J  
      return FuncType::execute(l(t)); Lt ; !q b.  
    } W:D'k^u  
8m,PsUp7  
    template < typename T1, typename T2 > xxxM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^.bYLF  
      { U:6 J~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k8fvg4  
    } {TT@Mkz_QC  
} ; p ;E zmz  
FlJ(V  
P Z5BtDm  
同样还可以申明一个binary_op 'Gwa[ |6i  
7^$PauAv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]~S,K}T  
class binary_op : public Rettype ,4dES|)sP  
  { U-.?+ `  
    Left l; 9_Tk8L#  
Right r; *p!K9$4  
public : i! G^=N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} weQC9e~d{-  
s+Qm/ h2  
template < typename T > TAz #e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !(\OT  
      { zTi %j$o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -$Bom  
    } zA+&V7bvy  
WK7=z3mu  
    template < typename T1, typename T2 > ?^iX%   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -:9E+b  
      { c +Pg[1-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &W/C2cpmR  
    } 'Y23U7 n0B  
} ; l:NEK`>i  
KQsS)ju  
U" eP>HHp  
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 aYQ!`mS::M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y- S]\tu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dRg1I=|{_  
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。 "B`yk/GM]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S-[]z*  
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。。。 $LUNA.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $-""=O|"   
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) X$,#OR  
下面是修改过的unary_op 4xLU15C  
;p ~@*c'E  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e* gCc7zz  
class unary_op Ve>*KHDSt  
  { EgIFi{q=0  
Left l; 9ls<Y  
  C:/ca)  
public : eK\ O>  
kE QT[Lo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'qBg^c  
T 1m097  
template < typename T > +=I_3Wtth  
  struct result_1 NC::;e  
  { R{S{N2+p(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jM1|+o*Wr  
} ; Cec!{]DL&  
2&fIF}vk>m  
template < typename T1, typename T2 > aE.T%xR  
  struct result_2 +GMM&6<  
  { ]5D?Sc#-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 30]?Jz6m  
} ; UMUr"-l =  
Q%~b(4E^7P  
template < typename T1, typename T2 > s9) @$3\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Uj}iMw,  
  { 1fwCQM   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :av6*&+  
} 4VLrl8$K  
{/12.y=)~  
template < typename T > W|~Lmdzj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c:"*MM RC  
  { a #?% I#  
  return OpClass::execute(lt(t)); +jzpB*@  
} s&Y~ 48{  
%*]3j^b Q+  
} ; R{)Sv| +`  
_m0H gLS~  
6d"dJV.\  
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 6 grJoim|  
好啦,现在才真正完美了。 ^dH#n~Wx0  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9ET2uDZpL  
],R rk]1  
template < typename Right > Y TxUKE:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ORlz1 &hW  
  { yi%A*q~MT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); By6C+)up  
} /lDW5;d  
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。 & PrV+Lv  
YnuC<y &p  
s@ m A\  
#wbaRx@rc  
5+:b #B  
十. bind Qpiv,n  
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。 ~}w(YQy=y  
先来分析一下一段例子 wA) NB  
fDp_W1yH  
kx3H}od]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "Q'#V!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cH'*J/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4JFi|oK0H  
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。 D|9C|q  
我们来写个简单的。 bP&o] ?dN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CjORL'3  
对于函数对象类的版本: _ZIaEJjH/  
=A9>Ej/  
template < typename Func > b|n%l5 1  
struct functor_trait A2 qus$  
  {  S20x  
typedef typename Func::result_type result_type; v<_}Br2I[  
} ; &D[dDUdHs  
对于无参数函数的版本: n99:2r_  
's@v'u3  
template < typename Ret > *ZyIbT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Crh5^?  
  { 4O9HoX#-?  
typedef Ret result_type; j#Ly!%dp  
} ; XJ?|\=]  
对于单参数函数的版本: c)#b*k,lw<  
r-'\<d(J$  
template < typename Ret, typename V1 > >pO[ S[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~xGWL%og  
  { WW0N"m'  
typedef Ret result_type; %MU<S9k  
} ; `hM`bcS  
对于双参数函数的版本: !;pmql  
xO9,,w47  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ly%$>BRU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Vm_y,;/(-R  
  { pnca+d  
typedef Ret result_type; [{6]iJ  
} ; 4o9#B:N]J  
等等。。。 2$yKa5SaX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?{\8!_Gvsl  
f?#:@ zcL  
template < typename Func > # Fw<R'c  
struct func_return .sAcnf"  
  { RR{]^g51  
template < typename T > <d# 9d.<  
  struct result_1 kGc;j8>."  
  { hZY+dHa]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5b0Ipg  
} ; D@^ r  
K7M7T5<  
template < typename T1, typename T2 > ~ bL(mq  
  struct result_2 8*=N\'m],  
  { BqvOi~ l  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #~I%qa"_pa  
} ; xVuGean Cv  
} ; !lm^(SSv  
7`6n]4e  
^(V!vI*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8'Xpx+v  
_MR|(mV  
template < typename Func, typename aPicker > @NlnZfMu  
class binder_1  v#IW;Rj8  
  { )6PZ.s/F6p  
Func fn; L'J$jB5cP  
aPicker pk; szF[LRb  
public : c;Hf+n  
f6PXcV  
template < typename T > BEg%u)"([  
  struct result_1 ZWG$MFEjl  
  { D4}WJMQ7s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kFHqQs aG  
} ; !a[ voUS  
-869$  
template < typename T1, typename T2 > w)&]k#r  
  struct result_2 HO41)m+&  
  { 3VCyq7 B^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d5T0#ue/e  
} ;  F04`MY"  
8{6KWqG\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l4O}>#  
$T^O38$  
template < typename T > Fr,>|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O#H`/z  
  { :)q/8 0@  
  return fn(pk(t)); ! D'U:)  
} \'GX^0yK  
template < typename T1, typename T2 > -J:](p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5[al^'y  
  { > 9JzYI^  
  return fn(pk(t1, t2)); ~fAdOh  
} {3$ge  
} ; bRLmJt98P  
"h_n/}r=  
3+{hO@ O  
一目了然不是么? 00%$?Fyk  
最后实现bind *VIM!/YW  
u&STGc[  
gpHI)1i'H  
template < typename Func, typename aPicker > zIH[ :  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UrH^T;#  
  { OB6I8n XW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [9z<*@$-  
} Z!G;q}zZ!  
V*5:Vt7N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Fu )V2[TY  
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。 {h&*H[Z z  
+m:U9K(\h  
十一. phoenix }-V .upl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wx}\0(]Gl  
UmiW_JB  
for_each(v.begin(), v.end(), fR5 NiH  
( \ CV(c]  
do_ ? 4qN>uW=  
[ 7xwS  .|  
  cout << _1 <<   " , " MO9}It g  
] 0w8Id . ,  
.while_( -- _1), u<!!%C~+=  
cout << var( " \n " ) OJ@';ZyT=  
)  Tx/  
); un W{ZfEC  
/'TzHO9_`  
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: y"cK@sOo  
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 Tl8S|Rg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [53@'@26  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K&BlWXT  
kQ.atr`?e  
wh|[ "U('  
template < typename Cond, typename Actor > 73Mh65  
class do_while ?7^('  
  { &r~~1BnpHm  
Cond cd; ~UK) p;|  
Actor act; R!*UU'se  
public : r5lp<md  
template < typename T > Z>o;Yf[  
  struct result_1 UQ'D-eK  
  { 2?Q IK3"v  
  typedef int result_type; a=p3oh?%-O  
} ; .g(yTA  
D*vrQ9&# 8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ETSBd[  
MyCX6+Ci)  
template < typename T > ``w,CP ?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hS*3yCE"8  
  { 0J@)?,V-.  
  do }4cLU.L8O  
    { Ln[R}qD  
  act(t); YXrTm[P  
  } m[ay  
  while (cd(t)); 4K0N$9pd:  
  return   0 ; KSh<_`j  
} kn+`2-0  
} ; 5y}}?6n+  
7k+UCi u>  
HxU.kcf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?Q9/C|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 cQ*:U@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 j\@s pbE@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 3|9) A+,#  
下面就是产生这个functor的类: ^tc@bsUF  
&IXr*I  
BI4 p3-  
template < typename Actor > cU%#oEMf<  
class do_while_actor .s7o$u~l  
  { pR`.8MMc8  
Actor act; ~}8 3\LI}  
public : 2x$\vL0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f+fF5Z\  
 fJc,KZy  
template < typename Cond > *bmk(%g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aJI>qk h?]  
} ; kj@#oLd%  
J>!p^|S{  
|=jgrm1yj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $'?CY)h{  
最后,是那个do_ Be8Gx  
84)S0Y8w  
*v l_3S5_  
class do_while_invoker _f^q!tP&d  
  { d/P$qMD  
public : qLA  
template < typename Actor > gqZ7Pro.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yq6!8OkF  
  { [OH>NpL  
  return do_while_actor < Actor > (act); a ^4(7  
} G\jr^d\  
} do_; /\ ~{  
~NU~jmT2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F3';oyy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cpu+"/\  
最后来说说怎么处理break和continue L?Wl#wP\;*  
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。 0IQu6 X  
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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