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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Vh>|F}%E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Mfnfp{.)  
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, %+/Dv  
r+k&W  
'x5p ?m  
*W;;L_V"   
  class filler sf/m@425  
  { TbLU[(m-n  
public : q3C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4U~'Oa @p  
} ; <KfR)7I$0a  
L/In~' *-  
W]XM<# ^^  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2_ 1RJ  
[w!T  
iiF`2  
q"EW*k+ )  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e N v\ZR1  
O p1TsRm5L  
Kwi+}B!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UA4c4~$S  
@ qi|}($  
)O5@R  
[XttT  
二. 战前分析 (H"{r  
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。 'n=bQ"bQu  
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 yEk|(6+^  
}ice*3'3  
B!&y>Z^$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K1o>>388G  
  /* --------------------------------------------- */ l(Dr@LB~  
vector < int *> vp( 10 ); `Ns Q&G  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g rCQ#3K*?  
/* --------------------------------------------- */ ~`="tzr:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -<9Qez)y  
/* --------------------------------------------- */ {~w(pAx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h(R7y@mp\0  
  /* --------------------------------------------- */ fDqDU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HEAW](s  
/* --------------------------------------------- */ % 8wBZ~1-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x)Zb:"  
:,M+njcFc  
?zQW9e  
&iZt(XD  
看了之后,我们可以思考一些问题: K\xnQeS<W  
1._1, _2是什么? QT zN  
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.!LL]]  
2._1 = 1是在做什么? E)`0(Z:E  
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。 /KNR;n'  
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。 *rbgDaQ  
&-{%G=5~e%  
M$Bb,s  
三. 动工 6212*Z_Af  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'n>44_7L  
%hN(79:g  
]uF7HX7F  
E_I-.o|  
template < typename T > .dVV# H  
class assignment g],]l'7H  
  { $STGH  
T value; V8nQ/9R;  
public : $_;rqTk]g  
assignment( const T & v) : value(v) {} {to(?`Y  
template < typename T2 > qA\&%n^ j]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vH-|#x~  
} ; B8?9L8M}  
po\jhfn  
kZo# Ny  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w\ 0vP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ly3!0P.<  
d}tmZ*q  
4n@>gW  
uD?RL~M  
  class holder )P?Fni}  
  { %rJDpB{  
public : @ *~yVV!5  
template < typename T > A,tg268  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D\+x/r?-I  
  { ' `c \Dq  
  return assignment < T > (t); f3qR7%X?  
} Er|&4-9  
} ; vea{o 35!  
lR7;{zlSf'  
Y:\]d1C  
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: O`1!&XT{x  
5._QI/d)'J  
  static holder _1; 7O k-T10  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0TA8#c  
0^Vw^]w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $[ S 33Q  
而不用手动写一个函数对象。 tmoCy0qWz  
b;d7mh 4  
7Hv 6>z#m  
2bLc57j{`9  
四. 问题分析 `7y3C\zyQ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ;di .U,  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <9"@<[[,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /Dd x[P5p=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 eY`9J4o'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 PX_9i@ZG  
:h(3Ep  
五. 问题1:一致性 B Tj1C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| H_3Wx fO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W`JI/  
1 oKY7i$  
struct holder &&52ji<3  
  { h$$JXf  
  // R[6R)#o  
  template < typename T > 'YG P42#  
T &   operator ()( const T & r) const N#jUqm  
  { U';)]vB$  
  return (T & )r; [tSv{  
} eN|zD?ba&  
} ; ewN|">WXQ  
3I)oqS@q'  
这样的话assignment也必须相应改动: I4w``""c  
%%n&z6w-  
template < typename Left, typename Right > YfZ5Q}*1O+  
class assignment ## vP(M$  
  { .pe.K3G &  
Left l; *y|w9 r p  
Right r; c)N_"#&  
public : ZVJ6 {DS/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !BrZTo  
template < typename T2 > 9}2/ko  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e@vZg8Ie  
} ; }id)~h_@  
,wg(}y'  
同时,holder的operator=也需要改动: |0u qW1  
n#WOIweInf  
template < typename T > {wt9/IlG1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N4-Y0BO  
  { .Wp(@l'Hd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dc~vQDNw[X  
} K%BFR,)g  
J0e^v  
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。 :N^B54o%6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s"nntC  
g0a!auWM  
return l(rhs) = r; WuF\{bUh  
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。 v,N!cp1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NcwUK\  
rk&oKd_&i  
template < typename Tp > pX>wMc+  
class constant_t Ekrpg^3qp"  
  { ak3WER|f#  
  const Tp t; 1 YtY=  
public : Ktzn)7-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7KRNTnd  
template < typename T > &1=,?s]&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fd80T6[  
  { 'cQ`jWZQ  
  return t; Sjw wc6_c  
} d3?gh[$  
} ; :mCGY9d4L  
+JD^5J,-NJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >2}*L"YC  
下面就可以修改holder的operator=了 54TWFDmGi  
F/p1?1M  
template < typename T > >tL" 8@z9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X,o ]tgg=  
  { b+ZaZ\-y |  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iK'A m.o+  
} 9S'\&mRl  
#&S<{75A  
同时也要修改assignment的operator() T}XJFV  
6OPNP0@r  
template < typename T2 > }c4F}Cy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uF|[MWcy0#  
现在代码看起来就很一致了。 +U<Ae^V  
n],cs  
六. 问题2:链式操作 4T&Jlu?:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7|"G 3ck  
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。 aa!1w93?i  
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。 C;70,!3  
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。 V)`Q0}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +&_n[;   
YWi Y[  
template < typename T > CSm(yB{|pC  
struct result_1 :t+Lu H g  
  { uSC I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; FEa%wS{  
} ; Mwj7*pxUh  
cx)x="c  
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: J[K>)@I/  
_A]~`/0;`  
template < typename T > OQuTM[W  
struct   ref zn*i  
  { T[0CD'|E  
typedef T & reference; "6?Y$y/wm  
} ; =<= [E:B  
template < typename T > )In;nc  
struct   ref < T &> G jrN1+9=  
  { ?f:\&+.&  
typedef T & reference; \jkDRR[  
} ; Dp@m"_1`+  
3i}$ ~rz]U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cetlr  
}LZz"b<aw  
template < typename T > ,Qe`(vU*s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  :KRe==/  
  { +#'QP#  
  return l(t) = r(t); Xd~lifF  
} 2b#> ~  
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。 ?* dfIc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ooYs0/,{  
zfml^N  
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 gp{P _  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Qcs0w(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 etP`q:6^c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 = &U7:u  
最后的布局是: N9f;X{  
                Add Ahg6>7+R.  
              /   \ zjx'nK{eI  
            Divide   5 QO,ge<N+N  
            /   \ .7#04_aP  
          _1     3 =OA7$z[  
似乎一切都解决了?不。 LA837%)  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 C9T- 4o1  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 gD6BPW~0  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: a4!6K  
<,T#* fg  
template < typename Right > @eDL j}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yucbEDO.  
Right & rt) const >LR+dShG  
  { R&}{_1dj8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z:MU5(Te  
} =(5}0}j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YH!` uU(Lh  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 b@[5xv\J  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 RAEiIf!3  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _P]k6z+  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 > Gxu8,_;  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &4L+[M{J@4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: oX1{~lDJl  
Aa%ks+1  
template < class Action > ds QGj&  
class picker : public Action fbW#6:Y  
  { RK=YFE 0  
public : W&a<Q)o*I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <QE/p0.  
  // all the operator overloaded \hZ9in`YlR  
} ; <.6$zcW  
en gh3TZC  
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。 3^AS8%qG  
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: ;0++):30V  
;,LlOR  
template < typename Right > V6 ,59  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )'?@raB!  
  { .J|" bs9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^`!EpO>k9  
} iW <B1'dp  
YPav5<{a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P}Ule|&LK  
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。 = P {]3K  
R:DW>LB  
template < typename T >   struct picker_maker [k6 5i  
  { })r[q sv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "PPn^{bYm  
} ; E)l@uPA'1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I#hzU8Cc  
  { ;tLu  
typedef picker < T > result; {mV,bg,}~  
} ; *YY:JLe  
-n$fh::^  
下面总的结构就有了: r`/tb^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 w-MnJ(r  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %!1:BQ,p,i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y3I+TI>x  
至此链式操作完美实现。 g8w5X!Z  
b$)XS  
u7<s_M3%N  
七. 问题3 A@"CrVE  
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。 L pdp'9>I  
/F 1mYq~  
template < typename T1, typename T2 > }mw31=2bD  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C_Z[ul  
  { X\1'd,V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dPRGL hWF  
} e[8p/hId  
7uRXu>h  
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: a|@^ N  
.Su9fj y%  
template < typename T1, typename T2 > 'rdg  
struct result_2 5 lC"10  
  { t=ry\h{Pc  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; < F Cr L  
} ; O<h`[1eUjS  
;dYpdy  
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? m:~s6c6H  
这个差事就留给了holder自己。 Em R#)c~(W  
    ? <slB>8  
`+QrgtcEy4  
template < int Order > Ip4SdbU  
class holder; hQgi--Msw'  
template <> ,*V{g pC7  
class holder < 1 > R('44v5JQp  
  { PTvP;  
public : ~z!U/QR2  
template < typename T > N LC}XL  
  struct result_1 !W8'apG&[  
  { rf8`|9h"7  
  typedef T & result; &`63"^y  
} ; {E`f(9r:  
template < typename T1, typename T2 > _A \c 6#  
  struct result_2 }T+pd#>  
  { '5eW"HGU]`  
  typedef T1 & result; G?d28p',.  
} ; sT3O_20{  
template < typename T > @Tzh3,F2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p9 |r y+t  
  { Rj% q)aw'  
  return (T & )r; }o? @  
} ' 7>V4\"  
template < typename T1, typename T2 > @&d/}Mx"t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nQvv'%v0   
  { %c(':vI#  
  return (T1 & )r1; hun/H4f|  
} l23#"gGb  
} ; I "9S  
!UlG! 820  
template <> *B`wQhB%  
class holder < 2 > [3rvRJ.  
  { V5RfxWtm:  
public : ,y?0Iwf  
template < typename T > y:Qo:Z~  
  struct result_1 (3"V5r`*;  
  { Ut8yA"Y~  
  typedef T & result; r/fLm8+  
} ; [HK[{M =v=  
template < typename T1, typename T2 > #Gs] u  
  struct result_2 5"6Y=AuQ6  
  { [:sV;37s  
  typedef T2 & result; l>S~)FNwXJ  
} ; ;Zc(qA  
template < typename T > $q{-)=-BXQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rRL:]%POT  
  { SUfl`\O  
  return (T & )r; +kQ$X{+;8  
} Ah28D!Gor  
template < typename T1, typename T2 > ,`MUd0 n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s&!g )  
  { zD-.bHo>.  
  return (T2 & )r2; 50Co/-)j  
} =g$%.  
} ; 9#.nNv*z3  
6<R!`N 6  
]7-*1kL8=~  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^6|Q$]}Ok  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =ex71qj)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NS;,(v{*N  
X[ }5hZcX  
return l(i, j) = r(i, j); uG2Hzav  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O[;>Y'zqC%  
uJm9h(xq  
  return ( int & )i; a}+|2k_  
  return ( int & )j; soXeHjNl  
最后执行i = j; x\GCsVy  
可见,参数被正确的选择了。 )avli@W-3j  
InMF$pw  
+hRAU@RA  
X4lz?Y:*  
TP[<u-@G  
八. 中期总结 ! iA0u  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Q\Fgc ;.U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +glT5sOk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [&y{z-D>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o4,W!^ n2  
kf>oZ*/  
^N _kiSr  
6+e@)[l.zc  
dmW0SK   
|#Bz&T  
九. 简化 ]i)m   
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5vxJ|Hse@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &[}b HX /  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =U!M,zw4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \IbGNV`q  
  +-*/&|^等 g>A*kY  
2. 返回引用。 3G dWq*  
  =,各种复合赋值等 VlXUrJ9&  
3. 返回固定类型。 fa;\4#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t{| KL<d]  
4. 原样返回。 7 /w)^&8  
  operator, c=K . |g,  
5. 返回解引用的类型。 >&7K|$y.J  
  operator*(单目) MJd!J ]E6  
6. 返回地址。 UYn5Pix  
  operator&(单目) %Iw6oG  
7. 下表访问返回类型。 <<W{nSm#  
  operator[] D$d8u=S  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K>Dn#"{Y  
  operator<<和operator>> 9o"k 7$  
$a>,sL&;  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +*]"Yo~]}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U6e 0{n  
}eetx68\  
template < typename Left > BMkN68q  
struct value_return @r^a/]5D  
  { F$y3oX  
template < typename T > $DeHo"mg7m  
  struct result_1 8e:J{EG~  
  { 3,=97Si=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F~2bCy[Z  
} ; *JDQaWzBd  
z^j7wMQ  
template < typename T1, typename T2 > _8Cw_  
  struct result_2 GuPxN}n 5  
  { c! vtQ<h-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tAO,s ZW  
} ; W+d=BnOa8  
} ; SK t&]H  
a,i k=g  
%wWJVq}jx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :rd{y`59>&  
gQMcQV]C$  
下面我们来剥离functor中的operator() ^<49NUB>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FD:3;nUY7  
GX?R# cf  
return l(t) op r(t) z{Z4{&M  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \ :To\6\Ri  
return op l(t) jR[VPm=  
return op l(t1, t2) lZ|+.T!g?  
return l(t) op ]Jz2[F"J  
return l(t1, t2) op !_C*2+f  
return l(t)[r(t)] RC'4%++Nz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >W Tn4SW@  
/j46`F  
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: ]r|sU.Vl  
单目: return f(l(t), r(t)); Z;Q2tT /F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D])&>  
双目: return f(l(t)); blO(Th&  
return f(l(t1, t2)); LH/lnrN  
下面就是f的实现,以operator/为例 |LhVANz  
{o1 vv+i  
struct meta_divide dt&m YSZ}  
  { (7Su{tq  
template < typename T1, typename T2 > P/i{_r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hOZ:r =%  
  { >-U'mkIH  
  return t1 / t2; 3L}eF g,d  
} '. 5&Z  
} ;  +~xY}  
s^f7w  
这个工作可以让宏来做: K#Ia19au5  
yp}J+/PX}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QS7<7+  
template < typename T1, typename T2 > \ wW &q)WOi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |i_+b@Lul  
以后可以直接用 _y:-_q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )Fk*'6  
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 9o%k [n  
(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。。。) e1cqzhI=nA  
HiAj3  
7PTw'+{  
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 ) uM*`%  
6Qtyv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jW]Q-  
class unary_op : public Rettype BoJpf8e'-e  
  { Td,2.YMQ  
    Left l; zF: :?L~  
public : /bdL.Y#V  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0'wchy>  
7R5m|h`M  
template < typename T > a]H&k$!c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XLHi  
      { pLYLHS`*  
      return FuncType::execute(l(t)); |D*a"*1+A  
    } +O$`8a)m  
aSse' C<a  
    template < typename T1, typename T2 > 74_':,u;]~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }%75 Wety  
      { z)%Ke~)<\@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S\76`Ot  
    } ]{Y7mpdB  
} ; <JUumrEo  
c,>y1%V*S{  
'=AqC,\#  
同样还可以申明一个binary_op {CH5`&  
/1@py~ZX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )FQxVT,.  
class binary_op : public Rettype c r,fyAvX  
  { Qg6tJB   
    Left l; xAwP  
Right r; t,NE`LC  
public : tJe5`L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -HwqR Y s  
y^0 mf|  
template < typename T > gQQve{'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xig4H7V  
      { q$7w?(Lk  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V36u%zdX5n  
    } [_T6  
i/{dD"HwM  
    template < typename T1, typename T2 > h 8<s(WR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P*|qbY  
      { y3XR:d1cg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }|UTwjquBD  
    } u+lNcyp"MW  
} ; /np05XhEa  
G^ShN45   
:3N6Ej  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 VwN=AFk Oj  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Tuz~T _M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f_|pl^  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  h3 e %(a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %OJ"@6A  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 DX0#q #  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b.q/? Yx  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {K N7Y"AI  
下面是修改过的unary_op &>n:7  
ffW-R)U|3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l&|Tb8_'  
class unary_op bg\9Lbjr  
  { lb{X6_.  
Left l; !c"EgP+  
  rF$ S  
public : qWU59:d^{  
y@h v#;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xv+!) j<  
QVF561Yz  
template < typename T > yi8AzUW cW  
  struct result_1 fBb:J+  
  { /&H l62Ak  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fs}B\R/J  
} ; (]Q0L{~K  
C%#w1k  
template < typename T1, typename T2 > #/"Tb ^c9  
  struct result_2 E]Q d5l  
  { WN $KS"b6}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V~_6t{L  
} ; Alv"D  
c!kzwc(  
template < typename T1, typename T2 > %x./>-[t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +TW,!.NBG  
  { fh*7VuAc  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Cp?6vu|RA  
} "#:h#uRUb  
~tLvD[n[  
template < typename T > C1#f/o->  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ki'<qa  
  { aECpe'!m4  
  return OpClass::execute(lt(t)); $0cE iq?Hf  
} e= XC$Jv  
|hS^eK_  
} ; _1jbNQa  
'=H3Y_{oO  
3, 3n  
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 F0wW3+G  
好啦,现在才真正完美了。 HJ!!"  
现在在picker里面就可以这么添加了: _}gfec4o  
th{ie2$  
template < typename Right > B1j^qoC.5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cm8co  
  { l*Q OM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V`0Y p  
} iA|n\a~ny,  
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。 hh$i1n  
4}Y? :R  
?Ld:HE  
sDvy(5  
cJ>^@pd{  
十. bind sC ?e%B  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 sY[!=`@  
先来分析一下一段例子 Ax 4R$P.]u  
~<}?pDA}~  
o{' J O3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /eBcPu"[Vb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ? <w[ZWytm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'JO}6 ;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。 |fb*<o eT  
我们来写个简单的。 y#P _ }Kfo  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E*yot[kj  
对于函数对象类的版本: k!T-X2L=  
[,Y;#;   
template < typename Func > mC$ te  
struct functor_trait ?es9j]  
  { /VFQbJ+`  
typedef typename Func::result_type result_type; |}: D_TX  
} ; *o6QBb  
对于无参数函数的版本: p`S~UBcL.  
z<s ~`  
template < typename Ret > 7H)tF&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?IDkDv!na~  
  { x}f)P  
typedef Ret result_type; KfSbm?  
} ; qL$\[(  
对于单参数函数的版本: !95Q4WH-@  
3W[Ps?G  
template < typename Ret, typename V1 > +3pfBE|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > MnQ 6 !1Z  
  { ]>0$l _V  
typedef Ret result_type; >w1jfpQ@t$  
} ; ;p"#ZS7  
对于双参数函数的版本: <^+&A7 Q-_  
V oyRB2t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > QvzE:]pyi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Q@TeU#2Y  
  { &!*p>Ns)e  
typedef Ret result_type; Va/}|& 9  
} ; aw3rTT(  
等等。。。 R_IT${O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wh3Wuh?x  
h  m(  
template < typename Func > $wcV~'fM  
struct func_return ^C8f(  
  { -}5dZ;  
template < typename T > 0 d2to5 (  
  struct result_1 "9RW<+  
  { Zf?jnDA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '1lz`CAB+  
} ; ]Gl5Qf:+z  
R;w1& Z  
template < typename T1, typename T2 > s="cg0PD  
  struct result_2 j[w5#]&%  
  { oTeQY[%$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WhL"-f  
} ; jYh.$g<`0+  
} ; OQ<NB7'n0A  
<$ %Y#I'zX  
VKr oikz@]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i,/Q.XL  
8yGo\\=T  
template < typename Func, typename aPicker > aV n+@g<.  
class binder_1 {z# W-  
  { (k %0|%eR  
Func fn; L ~$&+g  
aPicker pk; P1ynCe  
public : w.Kp[  
."j*4  
template < typename T > ZQ~EaI9R  
  struct result_1 .a|ROjd!  
  { EkP(] F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &^ =Y76  
} ; (XQl2C  
>&|/4`HSB  
template < typename T1, typename T2 > oX-h7;SD  
  struct result_2 {Yt i  
  { 3 J\&t4q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1c $iW>0K  
} ; WoWBZ;+U  
%[m%QP1;p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7=4V1FS6i  
ld'Aaxl&  
template < typename T > ^^(4xHN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;hPo5uZQ  
  { ,,(BW7(  
  return fn(pk(t)); SVT'fPm1M  
} QsPL^ Ny  
template < typename T1, typename T2 > 4!<[5+.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oc^bbC  
  { 4Bq4d.0  
  return fn(pk(t1, t2)); .w~zW*M0  
} H{*R(S<I  
} ; -MeO|HWm  
0Yc#fD  
9,Ug  
一目了然不是么? (2%z9W  
最后实现bind ?;Ge/~QU5  
b%I2ig  
.sbV<ulbc  
template < typename Func, typename aPicker > M{~KT3c  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Fy]j33E  
  { 4Yl:1rz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AlT04H   
} rxAb]~MMp  
1)h+xY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p"/B3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 *mXs(u  
n&}ILLc  
十一. phoenix #)$@Kvm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: t>%J3S>'ZV  
2;=xH t  
for_each(v.begin(), v.end(), <7sGA{  
( !4 G9`>n  
do_ nK|WzUtp  
[ ZIM 5$JdCv  
  cout << _1 <<   " , " ?!kPW^gD  
] ]+i~Cbj  
.while_( -- _1), i^DZK&B@u  
cout << var( " \n " ) {KalVZX2R  
) fwi( qx1=}  
); EXYr_$gRs  
W%cJ#R[o  
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: g"L$}#iTsl  
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 fRd^@@,[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v/WvT!6V`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Gd%E337d  
nc.X+dx:  
_8"%nV  
template < typename Cond, typename Actor > qU,u(El  
class do_while 3.s.&^  
  { ] 'ybu&22  
Cond cd; TwXqk>J  
Actor act; )F) (Hg  
public : yPza  
template < typename T > o@KK/f  
  struct result_1 QGQ> shIeZ  
  { |Ptv)D  
  typedef int result_type; [.NG~ cpb  
} ; )R'~{;z }  
]J7.d$7T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DZ Q=Sinry  
Ljjuf=]  
template < typename T > BSB;0OM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /<$\)|r  
  { &*N;yW""f  
  do F"Y.'my8  
    { Sq,x57-  
  act(t); Q)s[ls  
  } ^p 4 33  
  while (cd(t)); Q4,!N(>D  
  return   0 ; 3ud_d>  
} 3@/\j^U  
} ; h+7THMI  
X]OVc<F  
F"<TV&xf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &{c.JDO  
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。 hf~'EdU  
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。 GF-\WD  
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。 P[E5e+ A)  
下面就是产生这个functor的类: aqk0+  
'=2/0-;Jf  
a.yCd/  
template < typename Actor > 2=PX1kI  
class do_while_actor tmJ-2  
  { ^%?*u;uU%  
Actor act; OF)G 2>t  
public : '-7rHx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _3YuPMaN  
Z4 +6'  
template < typename Cond > VNcxST15a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; wjm_bEi  
} ; AD=vYDR+  
jr<`@  
<!s+X_^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :d ts>  
最后,是那个do_ 8(Ab NQ  
y7quKv7L}  
*|T]('xwC  
class do_while_invoker Xv%1W? >@/  
  { M;\iL?,  
public : qQu}4Ye>  
template < typename Actor > W h^9 Aq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5QjM,"`mp  
  { |ZAR!u&0  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5DEK`#*  
} 0 xUw}T6  
} do_; VM1`:1Z:$  
e bSG|F  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  TM1isZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M6 W {mek  
最后来说说怎么处理break和continue qBKRm0<W  
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。 1'[RrJ$Q  
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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