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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %kQ[z d^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =}F$r5]  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, }|c-i.0=  
S3c%</'  
yoBR'$-=  
<*ME&c gh4  
  class filler O tR  
  { sHSg _/|  
public : QKt{XB6Y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -e*(+  
} ; 1%N[DA^<\  
 '^,|8A2  
njb{   
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: o& ?:pE  
,sp((SF]1  
]Lm?3$u$  
]sB%j@G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {9nH#yv  
ey U*20  
GVM)-Dp]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v-B&"XGy:  
LJ*W&y(2>Q  
(:7Z-V2(  
C4eQ.ep  
二. 战前分析 kAAD&t;w  
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。 )zo:Bo .<  
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 Mqmy*m[U  
NH8\&#}nAK  
Twk,R. O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wD $sKd  
  /* --------------------------------------------- */ OH`|aqN  
vector < int *> vp( 10 ); }h9f(ZyJn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5 r&n  
/* --------------------------------------------- */ JP6+h>ft  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g6;a2  
/* --------------------------------------------- */ b3+F~G-I"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  dm{/  
  /* --------------------------------------------- */ o/I`L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `"eIzLc%o6  
/* --------------------------------------------- */ * o#P)H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x:`"tJa  
 I8  
#Dl=K<I  
4+B OS ~  
看了之后,我们可以思考一些问题: _'U(q\ri  
1._1, _2是什么? d0G d5%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x^6b$>1  
2._1 = 1是在做什么? G`FY[^:  
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。 Q>l5:2lq  
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。 k6^!G"  
}x?2txuu  
$/$ 5{<  
三. 动工 q#P@,|nc:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {3|h^h_R  
Aiqn6BX{  
GvT ~zNd  
=g$>]AE  
template < typename T > nb #)$l  
class assignment sx@ %3j  
  {  [?moS!  
T value; `(lD]o{,s  
public : ZRj&k9D^U  
assignment( const T & v) : value(v) {} E6s)J -a  
template < typename T2 > 0yBiio  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B1(T-pr  
} ; oaM 3#QJ  
V-w{~  
|)b:@q3k+n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Tu_4kUCR!f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ko`.nSZ-k  
iJ!p9E*(  
p [7?0 (  
nn{PhyK  
  class holder R}HNi(%"  
  { w)xfP^M#  
public : H.*aVb$  
template < typename T > Ql{:H5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T<K/bzB3z  
  { 3\0,>L9ET@  
  return assignment < T > (t); &W$s-qf".  
} ,]_<8@R  
} ; lka Wwjv_D  
8m 5T  
%SN"<O!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: V~"-\@  
rqz`F\A;%  
  static holder _1; 0^ >b=a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,V.Bzf%=O  
!]t5(g_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7L$\S[E  
而不用手动写一个函数对象。 f7oJ6'K  
n+SHkrW  
{Xv0=P  
W>y &  
四. 问题分析 M992XXd  
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。 Fb\ E39  
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。 D2 X~tl5<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^!*nhs%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {YF(6wVl  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BKk+<#Ti  
7,"y!\  
五. 问题1:一致性 A#8J6xcSrL  
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?| |}isSCt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a9g~(#?a  
Ff&kK5} q  
struct holder kV@?Oj.&I,  
  { AfvIzsT0  
  // sny$[!)  
  template < typename T > O 4'/C]B 2  
T &   operator ()( const T & r) const ob]j1gYb  
  { e3,@prr  
  return (T & )r; <7_s'UAL!  
} r2T$ ;m.  
} ; =hi{J M  
-1}&\=8M  
这样的话assignment也必须相应改动: (CInt_dBw~  
B ,U|V  
template < typename Left, typename Right > /_1q)`NYy  
class assignment _f"KB=A_x  
  { 9xaieR  
Left l; !p!^[/9"c  
Right r; ^X ~S}MX  
public : ?10L *PD@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Hq#q4Y  
template < typename T2 > QB ; jZpF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X8y :=k,E  
} ; <FfmDR  
|J$ Bj?  
同时,holder的operator=也需要改动: TgA>(HcO  
m ;yIFO  
template < typename T > LjCUkbzQF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lQ&J2H<w  
  { +<bvh<]Od  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HT7I~]W  
} >~jl0!2z@  
>?[?W|k7V  
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。 .f&Z+MQ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s*R UYx  
CbFO9q  
return l(rhs) = r; <Vl`EfA(  
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。 ,*8)aZ1 k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 80K"u[  
j{YIVX  
template < typename Tp > S 9|^VU  
class constant_t :9f 9Z7M  
  { b%7zu}F  
  const Tp t; |E &|6h1  
public : |lN=q44I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} iy|;xBI,  
template < typename T > u)vS,dzu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B.L_EIw  
  { =^z*p9ZB  
  return t; m -0}Pe9L  
} 9<.8mW^68  
} ; 0E9 lv"3o  
#'. '|z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <5zr|BTF]F  
下面就可以修改holder的operator=了 xVTl  
EAHdt=8W{  
template < typename T > {4*5Z[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h+w1 D}*  
  { f#-\*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XB a^ A  
} qp{~OW3  
|h6, .#n  
同时也要修改assignment的operator() h6?o)Q>N  
'sTc=*p/  
template < typename T2 > 5=  V29  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %Vfr#j$=  
现在代码看起来就很一致了。 Oj8D+sC{  
8( Q  
六. 问题2:链式操作 bI8')a  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TN<"X :x9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =i6k[rg  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 2InM(p7j~K  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 pcQgWjfS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \eAV: qV  
ErFt5%FN.O  
template < typename T > Kd\d>&b  
struct result_1 +BE_t(%p"  
  { ?5F;4 oR2g  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; aGAr24]y  
} ; h-x~:$Z,  
x6ayFq=  
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: wUL 5"\  
nZM]EWn  
template < typename T > nRT ]oAi  
struct   ref M!X^2  
  { w-C%,1F,/  
typedef T & reference; L uW""P/  
} ; ,$U~<Zd  
template < typename T > RL H!f1cta  
struct   ref < T &> 'T7Y5X80$j  
  { nWh f  
typedef T & reference; d. ZfK  
} ; 2B5Ez,'#x  
xNa66A-8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d(9-T@J  
M.bkFuh  
template < typename T > /lhk} y^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const riRG9c |  
  { 8~T=p:z'  
  return l(t) = r(t); b|iIdDK  
} Aj(y]p8  
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。 ~Q5]?ZNX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F!w|5,)  
s#8T46?  
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 irP*:QM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {,?Gj@$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'I:_}q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )*Wz5x  
最后的布局是: `$FB[Z} &  
                Add [k&7h,  
              /   \ ly6 dl  
            Divide   5 ` k(Q:  
            /   \ R<%{I)  
          _1     3 jVHS1Vsei  
似乎一切都解决了?不。 o 9(x\g  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8 qZbsZi4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ZI8@ 6L\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .u`A4;;Gw  
lHHx D  
template < typename Right > THB[(3q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ="P FCxi  
Right & rt) const k ~F ,n  
  { d/awQXKe7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9[lk=1.qN  
} C~'.3Q6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B~J63Os/  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `LKf$cx(A  
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。 BB ::zBg  
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。 '@IReMl  
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。 8i<]$  
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? !89hO4 0r  
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: HiD%BL>%  
woF {O)~X  
template < class Action > z46Sh&+  
class picker : public Action Cv4nl7A'  
  { Og?GYe^_  
public : kV8qpw}K  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @gmo;8?k  
  // all the operator overloaded Bgp%hK  
} ;  =WEDQ\ c  
] ;HCt=I~  
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。 I1s$\NZ~]  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: k![H;}W  
I :bT"N  
template < typename Right > #&?}h)Jr'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jM-5aj[K  
  { g_?Q3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uD[T l  
} 6\ .LG4@LO  
563ExibH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &qIdT;^=I  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 OI3j!L2f  
B(O6qWsL  
template < typename T >   struct picker_maker Y##lFEt  
  { H^vA}F`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P :%b[7  
} ; E]S:F3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q]*jTb  
  { SwaPRAF  
typedef picker < T > result; 'q RQO(9&m  
} ; I7#JT?\}  
qG9j}[d'  
下面总的结构就有了: Y0m?ZVt  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2 !9Zw$  
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。 "" _B3'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \+0l#t$  
至此链式操作完美实现。 Z`zLrXPD)  
*O\lR-z!k  
<'7s3  
七. 问题3 <P@O{Xi+K  
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。 FJxb!- 0&  
7r.~L  
template < typename T1, typename T2 > 9`? M-U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;d_<6|*M  
  { F" 4;nU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4gWlSm)  
} _+~&t9A!  
A..`?oGj  
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: b):aqRwP  
:2')`xT  
template < typename T1, typename T2 > Wt=@6w&  
struct result_2 q:iu hI$~G  
  { BMV\@Sg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p{ ``a=  
} ; S1m5z,G  
$H]NC-\+>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? %L wq.  
这个差事就留给了holder自己。 PAxR?2m{  
    2iOYC0`!  
M=SrZ,W  
template < int Order > "V`DhOG&  
class holder; ta PqRsvu  
template <> %T\ 2.vl  
class holder < 1 > &2O~BIRE  
  { jB0Ts;5  
public : QXl~a%lB  
template < typename T > "pH;0[r]  
  struct result_1 !- 5z 1b)  
  { D0TFC3.k}  
  typedef T & result; UISsiiG(  
} ; vg _PMy\  
template < typename T1, typename T2 > NLxR6O4}8  
  struct result_2 02T'B&&~  
  { J |UFuD  
  typedef T1 & result; h'_$I4e)  
} ; sOS^  
template < typename T > |oe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (N)>?r@n`  
  { V{x[^+w7X~  
  return (T & )r; JeA_mtSQ|  
} 2 &_>2"=<@  
template < typename T1, typename T2 > raU_Z[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }1lZW"{e[  
  { `9P`f4x  
  return (T1 & )r1; NX:\iJD)1U  
} h]&~yuI>  
} ; -9o7a_Z  
HW#@e kh  
template <> >Ad`_g6Wew  
class holder < 2 > wqJl[~O$  
  { Pj{I} 4P`  
public : 1\)lD(J\C  
template < typename T > ]k+(0qxG  
  struct result_1 qG g29  
  { }"v#_vJfz7  
  typedef T & result; EV-# E  
} ; :QXKG8^  
template < typename T1, typename T2 > Py/~Q-8p  
  struct result_2 q]SH'Wd  
  { NZFUCD)  
  typedef T2 & result; Z J1@z.  
} ; 8|5+\1!#/)  
template < typename T > 0I2?fz)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s%6L94\t  
  { ;z+}|>!  
  return (T & )r; U!JmSP  
} h%v qt~0  
template < typename T1, typename T2 > LW">9 ;n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c+8 Y|GB  
  { 7| j rk  
  return (T2 & )r2; P:1eWP  
} %*IH~/Ld;]  
} ; (|3?wX'2U  
F5M|QX@-  
L6ypn)l  
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> >。 K5??WB63B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K2V?[O#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U#XW}T=|  
Ke~!1S8=  
return l(i, j) = r(i, j); AgUjC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P\z1fscnK  
mD*!<<Sw  
  return ( int & )i; Uv=)y^H~*A  
  return ( int & )j; w6^TwjjZ$  
最后执行i = j; /sPa$D  
可见,参数被正确的选择了。 s:z  
-Y N( j \  
x@pzgqi3  
:?i,!0#"  
L},o;p:  
八. 中期总结 Mt%Q5^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =eh!eZ9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?iHcY,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IA}.{zY~|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GSH,;cY  
v`:!$U* H=  
JxM32?Rm*w  
!MmbwB'  
uOZSX.o^  
N~S#( .}[  
九. 简化  x_/H  
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。 1 7 iw`@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l SuNZY aO  
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: *ODc[k'(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |>>^Mol  
  +-*/&|^等 |]-~yYqP3  
2. 返回引用。 gx C`Ml  
  =,各种复合赋值等 [RTo[-ci2  
3. 返回固定类型。 cwQ *P$n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f&&Ao  
4. 原样返回。 8%MF <   
  operator, ?4Rq +  
5. 返回解引用的类型。 OXX D}-t  
  operator*(单目) X 3ZKN;  
6. 返回地址。 1Eryw~,,9i  
  operator&(单目) f.R;<V.)  
7. 下表访问返回类型。 xz7CnW1  
  operator[] gDX\ p>7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !8RJHMX&  
  operator<<和operator>> Jr>Nc}!U  
7EL0!:Pp3  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 OSC_-[b-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?9*[\m?-  
ZMK1V)ohn  
template < typename Left > LXR>M>a`  
struct value_return fRzJiM{  
  { 1Va@w  
template < typename T > x LK,Je  
  struct result_1 5?E;Yy A  
  {  BfW@f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =knBwjeD  
} ; UK[+I]I p  
:"+3Uk2  
template < typename T1, typename T2 > g+C~}M_7  
  struct result_2 XhOg>  
  { aZ ta%3`)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x\G<R; Q  
} ; ~k ]$J|}za  
} ; a]I~.$G   
)_Iu7b  
^4{{ +G)j  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uU+?:C  
G[P<!6Id!p  
下面我们来剥离functor中的operator() Hqu?="f=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pWb8X}M  
48 mTL+*  
return l(t) op r(t) )Qo^Mz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (~:ip)v  
return op l(t) :&s8G*  
return op l(t1, t2) 2y9$ k\<xV  
return l(t) op [?)He} _L  
return l(t1, t2) op 1EliR uJ  
return l(t)[r(t)] 3 gW+|3E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \Oe8h#%  
m;u:_4  
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: Ja%isIdh  
单目: return f(l(t), r(t)); ` >k7^!Ds  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;]%Syrzp  
双目: return f(l(t)); F=;nWQ&  
return f(l(t1, t2)); biH ZyUJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 Lo +H&-  
d s}E|Q  
struct meta_divide I"WmDC`1  
  { "u"?~  
template < typename T1, typename T2 > bX+"G}CRP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j|y"Lcq  
  { PkF'#W%  
  return t1 / t2; <T$rvS  
} }\EHZ  
} ; WAGU|t#."  
#:[CF:  
这个工作可以让宏来做: =o4McV}  
VCUsvhI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5g phza  
template < typename T1, typename T2 > \ 5Yx 7Q:D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Gq.fQ_oOb  
以后可以直接用 ztV%W6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) H`jvT]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 HhB' ^)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8s6^!e&  
S6c>D&Q  
ajD/)9S  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Pb/[945  
jp#/]>(9Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lD?]D&  
class unary_op : public Rettype PKt;]T0  
  { n`|CD Kb  
    Left l; -W)8Z.  
public : 7iH%1f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {o8K&XU#&t  
A{\!nq_~N  
template < typename T > uS{WeL6%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NE-c[|rq  
      { v c b}Gk  
      return FuncType::execute(l(t)); Wvwjj~HP2}  
    } W^1)70<y  
{tF)%>\#  
    template < typename T1, typename T2 > {3\{aZ8)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rc`zt7hbJ  
      { sm;\;MP*yH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -! :h]  
    } Q Pp>%iE@  
} ; vN`JP`IBx  
kr5'a:F)  
>S HW  
同样还可以申明一个binary_op @i@f@.t  
p|'Rm ]&jb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )W3kBDD  
class binary_op : public Rettype ^%m~VLH  
  { "o$)z'q  
    Left l; 0tP{K  
Right r; ~DUOL ~E  
public : +cx(Q(HD\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]YwvwmZ  
#i[V {J8.p  
template < typename T > Ox"SQ`nSj'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hO4* X  
      { MF.$E?_R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &8QkGUbS<  
    } NC{8[*Kx5  
>d5L4&r  
    template < typename T1, typename T2 > 0*8uo W t&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const teg[l-R"7z  
      { ~`o%Y"p%rv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {DbWk>[DkG  
    } lhduK4u  
} ; 6B`,^8Lp  
khfWU  
UViWejA/*u  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9Gk#2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6gJc?+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m[6c{$A/w  
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。 :A]CD (  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! CeW}z kcT  
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。。。 u eV,p?Wo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 gatxvR7H  
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) wTPHc:2  
下面是修改过的unary_op pJ H@v &a  
.vhEm6wJUM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UaV8 !Z>  
class unary_op t gHXIr}3  
  { 2N}h<Yd 9  
Left l; H(F9&6}  
  ,kw:g&A  
public : O (YvE  
\6K1Z!*;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yu @u0vlc  
FpFkZFtG'm  
template < typename T > +]jJ:V  
  struct result_1 yDXW#q  
  { WS1$cAD2N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UWg+7RL  
} ; QKtVwsz +  
L<H6AzR+  
template < typename T1, typename T2 > pQ9~^  
  struct result_2 g%T`6dvT  
  { _"'0^F$I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DzE_p- zs  
} ; !t+eJj  
[Cf{2WB:7  
template < typename T1, typename T2 > NM&R\GI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SH#!Y  
  { TM^.y Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *d$r`.9j  
} g,d'&r"JWt  
EK<ly"S.  
template < typename T > ` beU2N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tboc7Hor4  
  { cux<7#6af  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1n|K   
} ?emYLw  
+a!uS0fIJi  
} ; =>,X)+O  
71!'k>]h  
7/GL@H  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug |;MW98 A  
好啦,现在才真正完美了。 TOXZl3 s5#  
现在在picker里面就可以这么添加了: i+eDBg6  
%P`w"H,v3#  
template < typename Right > 4&+lc*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TwLQ;Q  
  {  T6N~L~J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ".Sa[A;~  
} YB3?Ftgw  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 M5<c HE  
!+Us)'L  
Y[Kpd[)[v  
J^)=8cy  
9  7Mi{Zz  
十. bind o`<ps$ yT  
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。 `sPH7^R  
先来分析一下一段例子 ooIA#u  
u:GDM   
|]'0z0>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hz*H,E!>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VAet!H+]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vfPIC!  
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。 )2mvW1M=7;  
我们来写个简单的。 1_0\_|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _8'z"w F  
对于函数对象类的版本: w!~85""  
wwVg'V;  
template < typename Func >  j2%?-(U  
struct functor_trait Ch,%xs.)G  
  { 8lfKlXR78  
typedef typename Func::result_type result_type; L+J)  
} ; J'#R9NO<  
对于无参数函数的版本: X;%*+xQ^  
)9'Zb`n  
template < typename Ret > 3}ATt".  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =%ZR0cWPoI  
  { &&K"3"um  
typedef Ret result_type; ]?A-D,!(  
} ; _yP02a^2  
对于单参数函数的版本: Egr'IbB  
1J @43>u{  
template < typename Ret, typename V1 > S1G3xY$0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /Vy,6:$H3  
  { nMU[S +  
typedef Ret result_type; 0D:eP``  
} ; <9yB& ^  
对于双参数函数的版本: s ad[(|  
}j6<S-s~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > TSHH=`cx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m. DC  
  { fgEMn;  
typedef Ret result_type; 3P[u>xE  
} ; fw+ VR.#2H  
等等。。。 5x1_rjP$|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "'\f?A9  
tDwj~{a~  
template < typename Func > #uillSV  
struct func_return to"[r  
  { bdz&"\$X  
template < typename T > Y:'#jY*V  
  struct result_1 rN5;W  
  { 8j<+ ' R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?=a,  
} ; > g=u Y{Rf  
j~VHU89  
template < typename T1, typename T2 > t ?404  
  struct result_2 gg}^@h&?  
  { g{%2*{;i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k<cv80lhK  
} ; 1?5UVv_F  
} ; oYNp0Hc  
>h<bYk"9Q  
5*31nMP\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6K 6uB ~  
qc6eqE  
template < typename Func, typename aPicker > jXALN  
class binder_1 LJII7<k  
  { V- HO_GDo  
Func fn; d?_LNSDo  
aPicker pk; 2lm{:tS  
public : XOi[[G}  
{pof=G  
template < typename T > ":upo/xN  
  struct result_1 *S$`/X  
  { BpQ/$?5E"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C;_*vi2u  
} ; Wr+1G 8  
\r+8}8  
template < typename T1, typename T2 > KB^i=+xr  
  struct result_2 ]\_T  
  { 999E0A$dkv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +m8gS;'R4  
} ; 3x{2Dhi  
OK"B`*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j/9Uf|z-_  
; 3WA-nn  
template < typename T > {Z=m5Dy}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wWNHZ v&  
  { 8x J]K  
  return fn(pk(t)); m+m,0Ey5H  
} P,[O32i#  
template < typename T1, typename T2 > g@jAIy]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <_tkd3t#W  
  { 'l}T_7g  
  return fn(pk(t1, t2)); Uc3-n`C  
} $"/xi `  
} ; h^D]@H  
-b4#/q+bb+  
:uD*Q/  
一目了然不是么? kr C4O2Fkj  
最后实现bind .#] V5g,  
R]7-6  
domaD"C  
template < typename Func, typename aPicker > 6DFF:wrm&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !P&F6ViO=  
  { y2U^7VrO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O,kzU,zOs  
} +hIStA  
m"<Sb,"x!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9;^r  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 lKMOsr@l  
na &?Cw  
十一. phoenix -];/*nl  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k(oHmw  
wW~y?A"{2  
for_each(v.begin(), v.end(), ]Fc<% wzp  
( &;%z1b> F  
do_ #-_';Er\  
[ f;C*J1y  
  cout << _1 <<   " , " +h}>UK\  
] 8X@p?43  
.while_( -- _1), }hralef #N  
cout << var( " \n " ) iwnctI  
) :@:i*2=  
); UN <s1  
hlpi-oW`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +0016UgS#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor d;3/Vr$t=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IcM99'P(  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  :1q)l  
OSk+l  
lLO|,  
template < typename Cond, typename Actor > )uvs%hK  
class do_while z+K-aj w  
  { ,9I %t%sb  
Cond cd; cnQ;6LtFTz  
Actor act; uT'}_2=:  
public : $^Is|]^  
template < typename T > Z*EK56.b  
  struct result_1 "K3"s Ec%  
  { *;Q IAd  
  typedef int result_type; w-%V9]J1  
} ;  -a``  
/;7\HZ$@/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9qUc{ydt  
kiLwN nq  
template < typename T > 9`P<|(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :Ve>tZeW  
  { u^DfRd&P0  
  do _i_^s0J  
    { ;GW[Yw>Rz  
  act(t); +gZg7]!Z  
  } #wXq'yi  
  while (cd(t)); k[9~Er+  
  return   0 ; B$R"Ntp  
} BI\ )vr$  
} ; y0!-].5UH  
$#3O:aW  
E8_j?X1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J!O{.v  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ({XB,Rm  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x=1Iuc;&3  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :@BAiKa[wa  
下面就是产生这个functor的类: Rra3)i`*  
z_Em%X  
qH#?, sK ^  
template < typename Actor > _[D6 WY+  
class do_while_actor b.h:~ATgN  
  { eIZ7uSl  
Actor act; ,"MR A  
public : G@Ha t  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O*;$))<wX  
\"L ;Ct 8  
template < typename Cond > MIV<"A  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^^q9+0@  
} ; ORVFp]gG  
UH8q:jOi  
OV@MT^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BHmmvbM#Qm  
最后,是那个do_ ~3f`=r3/.  
d@sAB1:  
%pikt7,Z~  
class do_while_invoker 41-u*$   
  { *$%ch=  
public : ){-Tt`0(u  
template < typename Actor > :6}Zo  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ijg //=  
  { Ly\  `  
  return do_while_actor < Actor > (act); s5`CV$bz  
} 3shRrCL0mf  
} do_; ; 9n}P@  
6]%SSq&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )JNUfauyT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 71S~*"O0f  
最后来说说怎么处理break和continue |:H 9#=  
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。 L=7Y~aL=  
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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