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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lcHw Kd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \:-#,( .V  
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, ,y>,?6:>  
B *p`e1  
NypM+y  
orYE&  
  class filler KSnU;B6w>  
  { 0B#9CxU%  
public : Yb\t0:_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xDv$z.=Y  
} ; q`_d>l  
AM  cHR=/  
2K4Jkyi  
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: X ptb4]  
iz!E1(z(  
NFw7g&1;Kp  
PnkJ Wl<S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )zz^RB\p  
Z&9MtpC+N3  
g"aWt% P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nf=*KS\v  
CZ"~N`  
<"F\&M`G  
|C}n]{*|  
二. 战前分析 3fPd|F.kF  
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。 Tlc3l}B*Z  
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 uvR9BL2=  
n+ 1!/H=d  
XCr\Y`,Z@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5p!X}u ]  
  /* --------------------------------------------- */ &AM<H}>  
vector < int *> vp( 10 ); h!.#r*vV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vM )2F  
/* --------------------------------------------- */ [P~6O>a5p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8axz`2`  
/* --------------------------------------------- */ 7{F(NJUO1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {p3VHd#  
  /* --------------------------------------------- */ n[DQ5l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XRoMD6qf;  
/* --------------------------------------------- */ |m{Q_zAB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dQP7CP  
.G-F5`2I  
YDh6XD<Z  
}#0MJ6L  
看了之后,我们可以思考一些问题: d'j8P  
1._1, _2是什么? eyq\a'tyB  
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。 Xc)V;1  
2._1 = 1是在做什么? vwy10PlqL  
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。 WZ}je!82  
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。 P(iZGOKUs=  
9gjI;*(z1  
_D{zB1d\0  
三. 动工 zx)^!dEMM  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &qR1fbw"  
O5}/OH|j  
$BIQ# T>qK  
BP f;!.  
template < typename T > "F_o%!l  
class assignment >R|*FYam  
  { ?Q$LIoR  
T value; MYVUOd,  
public : {8L)Fw  
assignment( const T & v) : value(v) {} .-kqt^Gc  
template < typename T2 > >&uG1q0p.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P<+y%g(({  
} ; aFkxR\x 6%  
XD1 x*#  
Y>OL2g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 TWv${m zE  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment qg7] YT&  
#3uBq(-Z  
iEDZ\\,  
x.>E7 +  
  class holder "|1MJuY_6  
  { {d|R67~V  
public : m7:E7 3:  
template < typename T > pB @l+ n^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7ko7)"N  
  { !;Mh5*-  
  return assignment < T > (t); WIwbf|\  
} 2>{_O?UN  
} ; X^3 0a*sj  
)g4oUZDF  
V/j]UK0$  
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: Z=: oIAe  
DdI7%?hK  
  static holder _1; qZ!1>`B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `I$qMw,@  
(xU+Y1*g"%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Df_W>QC  
而不用手动写一个函数对象。 ht^U VV2  
'e6 W$?z  
v{rc5 ]\R  
l3aG#4jj  
四. 问题分析 Ow\9vf6H  
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。 ^H+j;K{5,  
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。 YY I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YQR*?/?a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6'C!Au  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FV/xp}nz  
,8( %J3J  
五. 问题1:一致性 VmQ7M4j*  
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?| GS{:7%=j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IidZ -Il  
K*J8(/WkD  
struct holder &QOob)  
  { T[)) ful  
  // C!w@Naj  
  template < typename T > MW9B -x  
T &   operator ()( const T & r) const Xi5kE'_  
  { (2@b ,w^  
  return (T & )r; F *; +-e  
} AW'tZF"  
} ; c : *wev  
EpGe'S  
这样的话assignment也必须相应改动: )<.S 3  
K! /E0G&  
template < typename Left, typename Right > ,WOF)   
class assignment c7\bA7.  
  { |~H'V4)zXu  
Left l; G%YD2<V  
Right r; f.jAJ; N>  
public : :&)RK~1m_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hl~(&D1^  
template < typename T2 > M _U$I7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B4R,[WE"  
} ; qe(X5 ?#;  
](_(1  
同时,holder的operator=也需要改动: \)BKuIP  
#Mbt%m  
template < typename T > W&06~dI1!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Wr)% C  
  { >\DXA)nc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]^ O<WD  
} Rl5}W\&  
oU~V0{7g  
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。 ;JL@V}L,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \f66ipZK*  
y6*i/3  
return l(rhs) = r; >4EcV1y  
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。 >Dtw^1i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HTqikw5X  
cjN4U [  
template < typename Tp > He!0&B\7h  
class constant_t McsqMI6  
  { ^\+6*YE 4  
  const Tp t; &\p :VF.  
public : WZ&#O#(eO`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fah}#,  
template < typename T > P`bR;2o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5 h{Hf]A  
  { _)Qt,$  
  return t; Gj)Qw 6  
} +^69>L2V  
} ; B!tt e )  
A`N;vq,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )d.7xY7!  
下面就可以修改holder的operator=了 2PeI+!7s  
NX=dx&i>+  
template < typename T > Og*1pvN<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Mvcl9  
  { @pS[_!EqYz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); S i>TG  
} `GDYL7pM(  
50R+D0^mh  
同时也要修改assignment的operator() 7I44BC*R~  
cEQa 6  
template < typename T2 > Ol-'2l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a0LX<}   
现在代码看起来就很一致了。 RCX4;,DHx  
qnm9L w#  
六. 问题2:链式操作 +es6c')  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7r;A wa  
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。 y(z 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。 QA9vH'  
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。 Qp?+_<{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X'F$K!o*,:  
nagto^5X  
template < typename T > h/VYH(Tj  
struct result_1 [}Iq-sz;0  
  { h ,n!x:zy@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Cwh;+3?C|  
} ; 1lQ1 0J  
W P&zF$  
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: c,fedH;  
x}[` -  
template < typename T > g!8lW   
struct   ref 0cbF.Um8  
  { od fu7P_  
typedef T & reference; e_;6UZ+  
} ; =+L>^w#6=  
template < typename T > ?!66yn  
struct   ref < T &> cA\W|A)  
  { 7L6M#B[)e5  
typedef T & reference; f$'D2o, O  
} ; ~>R)H#mP7  
OR9){qP  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ye6O!,R  
t*#&y:RG  
template < typename T > lTP02|eK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bW|y -GM  
  { Sx"I]N  
  return l(t) = r(t); 8gxLL59  
} qh 3f  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 J_@4J7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _JDr?Kg  
"U.=A7r  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ~] 2R+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: W|e>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lg+g:o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;I'/.gW;{  
最后的布局是: aO%FQ)BT  
                Add bn35f<+  
              /   \ CK</2w+  
            Divide   5 |hM)e*"  
            /   \ PEIr-qs%D  
          _1     3 {eEWfMKIn  
似乎一切都解决了?不。 QO/7p]$_  
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。 |GQ$UB  
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。 P0z{R[KBH  
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: z:5ROlk0  
""^BW Re D  
template < typename Right > {B.]w9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %ko 8P  
Right & rt) const <1BK 5%?  
  { pH%c7X/[3L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?/MXcI(  
} YO0x68  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vh8Kd' y  
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。 q"<-  
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。 !\O,dq  
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。 b.*4RL  
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。 ~HRWKPb  
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? {VG[m@  
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: RgA4@J#  
M&c1iK\E8  
template < class Action > -yGm^EwP  
class picker : public Action Sr 4 7u{n  
  { [F[<2{FQF  
public : jdf)bO(9#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rxp9B>~  
  // all the operator overloaded u>6/_^iq  
} ; kGV`Q  
VDjIs UUX  
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。 EoR6Rx@Z  
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: gr{Sh`Cm-  
HCkqh4  
template < typename Right > /~cL L  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YPDsE&,J)  
  { w!w _`7[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pt0}9Q  
} '/gwC7*-&  
#n)W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y6? mY!  
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。  ^-*Tn  
9Sl|l.;!  
template < typename T >   struct picker_maker *Q120R  
  { x&oBO{LNK,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u4M2Ec  
} ; MGyB8(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > rIfGmh%H  
  { FDs^S)B  
typedef picker < T > result; 8 E+C:"  
} ; ^*ez j1  
VD&3%G!  
下面总的结构就有了: 7RC096 ?}  
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。 }cK~=@7tK  
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。 z<vO#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >AX~c jo  
至此链式操作完美实现。 LI;EfyL  
^zPEAXm  
_u|FJTk  
七. 问题3 OPt;G,$ta  
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。 dtnet_j  
5h=TV  
template < typename T1, typename T2 > <CKmMZ{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ; zE5(3x  
  { V52C,]qQH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e=jT]i*cU  
} }Wche/g`  
hB}h-i(u  
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: o),6o'w(  
^0tf1pV2  
template < typename T1, typename T2 > ;!JX-Jq  
struct result_2 b801O F  
  { `=}UFu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -llx:  
} ; 'uf\.F  
H~dHVQtJZ  
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? 4,F3@m:<  
这个差事就留给了holder自己。 vuo'"^ =p0  
    D@\;@( |  
_:Jp*z  
template < int Order > %X"m/4c8}  
class holder; r2GK_$vd  
template <> w0j/\XN 2s  
class holder < 1 > W\qLZuQ  
  { o!toO&=  
public : 'uKkl(==%  
template < typename T > .Y(lB=pV  
  struct result_1 <{cNgKd9  
  { b WbXh$  
  typedef T & result; U7B/t3,=U  
} ; "o{)X@YN]  
template < typename T1, typename T2 > FJf~vAQ  
  struct result_2 [l':G]  
  { W[>iJJwz  
  typedef T1 & result; >^yc=mM(g3  
} ; ! FR%QGn1  
template < typename T > 2T@L{ql  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const BU9J_rCIv  
  { :/v,r=Y9p  
  return (T & )r; hr[B^?6  
} bbNU\r5%  
template < typename T1, typename T2 > e`Co,>W/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Oz&+{ c  
  { (rr}Pv%yb  
  return (T1 & )r1; @GG(7r\/B  
} .~q)eV  
} ; e2k4[V  
H\fcY p6  
template <> Z6Nj<2u2  
class holder < 2 > .73zik   
  { g@@&sB-A"  
public : b4Cfd?'  
template < typename T > ieo|%N{'  
  struct result_1 L`UG=7r q  
  { 2'wr={>W  
  typedef T & result; ge0's+E+1  
} ; *me,(C  
template < typename T1, typename T2 > g ?afX1Sg  
  struct result_2 4E=0qbt8  
  { 2wx!Lpr<i_  
  typedef T2 & result; ?fK^&6pI  
} ; 60GFVF]'2  
template < typename T > PSTu/^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l80bHp=  
  { J=UZ){c>:.  
  return (T & )r; #B @X  
} b'velj3A  
template < typename T1, typename T2 > 3{N\A5 ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5kcJ  
  { T8n-u b<  
  return (T2 & )r2; FU%~9NKX  
} zKLn!b#>  
} ; *FV0Vy  
[2Iau1<@  
q0&Wk"X%rr  
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> >。 NB E pM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NuU'0_")/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Nd`HB=ShJ  
[ S5bj]D  
return l(i, j) = r(i, j); VS?dvZ1cC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jOs H2^  
Qi_&aU$>lM  
  return ( int & )i; q"S(7xWS  
  return ( int & )j; U\Ct/U&A?  
最后执行i = j; p ZtgIS(3  
可见,参数被正确的选择了。 J"-_{)0lD  
/I`3dWL  
huz86CO  
`h?LVD'l  
@0$}? 2  
八. 中期总结 Y;} 2'"  
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:mZ" i5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \/!ZA[D|E\  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G+U3wF],  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K"L_`.&Q  
4IZlUJ?j+c  
)R~aA#<>  
q/$ GE,"  
5:UyUB  
m4@MxQm  
九. 简化 P*YK9Hl<  
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。 B| tzF0;c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ym\(PCa5`  
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: (3VGaUlx  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V5AW&kfd  
  +-*/&|^等 M ?*Tf&  
2. 返回引用。 >B_n/v3P(M  
  =,各种复合赋值等 FPF6H puV  
3. 返回固定类型。 MAnp{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) qK?$= h.  
4. 原样返回。 sK&,):"]R  
  operator, >Q=Ukn;k  
5. 返回解引用的类型。 Ra[>P _  
  operator*(单目) dCeX}Z  
6. 返回地址。 U'y,YtF@  
  operator&(单目) Ql &0O27  
7. 下表访问返回类型。 NG" yPn  
  operator[] !,Nwts>m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1CkdpYjsj  
  operator<<和operator>> *"cD.)]#2  
;wR 'z$8  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 FW#P*}#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "ZT.k5Z  
/ZW&0 E  
template < typename Left > jJBnDxsA  
struct value_return %ucjMa>t  
  { _6MdF<Xb/  
template < typename T > D. Kqc  
  struct result_1 9JnY$e<&  
  { pzhl*ss"6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3F+Jdr'  
} ; dlDki.  
7LCp7$Cp  
template < typename T1, typename T2 > Hx2En:^Gf  
  struct result_2 \?Mf_  
  { aXY -><  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8;8c"'Mn  
} ;  ^$-Ye]<  
} ; ?D|\]0eN  
;AIc?Cg  
Bs8[+Ft5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (qBvoLkF9N  
347eis'  
下面我们来剥离functor中的operator() 4woO;Gm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: AIRr{Y  
e ZLMP  
return l(t) op r(t) ;o-yQmdh  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y<f_`h^r  
return op l(t) ` ;)ZGY\  
return op l(t1, t2) G7@ O`N8'  
return l(t) op 55Gtp\L  
return l(t1, t2) op P0Z! ?`e=M  
return l(t)[r(t)] j1-,Sqi  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =f1B,%7G+5  
z[EFQ^*>  
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: $uj(G7_  
单目: return f(l(t), r(t)); IQH[Q9%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); g(ogXA1  
双目: return f(l(t)); atF?OP|{,w  
return f(l(t1, t2)); d s:->+o  
下面就是f的实现,以operator/为例 TDtAmk  
1HT_  
struct meta_divide mXzrEI  
  { :6{`~=  
template < typename T1, typename T2 > )C%N]9FvY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5n lMrK  
  { *|#T8t,}n  
  return t1 / t2; Vz=auM1xZ  
} t*XN_=E$f  
} ; q MYe{{r  
3)=c]@N0  
这个工作可以让宏来做: @>Mxwpl?  
v(]]_h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ` `U^COD  
template < typename T1, typename T2 > \ ?.=}pAub  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; MrRaU x6z  
以后可以直接用 `D$Jv N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %@"!8Y(j  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 !h[VUg_8  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) >Z.\J2wM<j  
^' M>r (t  
ufV!+$C)is  
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 x#.C4O09  
81LNkE,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z4hrn::  
class unary_op : public Rettype @=j WHS  
  { 7nq3S  
    Left l; SMH<'F7i  
public : yifY%!@Xu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7JJ/D4uT  
$Fkaa<9;P  
template < typename T > C'yppl%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \%Ves@hG>  
      { Vwk#qgnX  
      return FuncType::execute(l(t)); %WTEv?I{Ga  
    } uj>WgU  
66x?A0P  
    template < typename T1, typename T2 > ".^VI2T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7\]E~/g  
      { W14F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )a@k]#)Skm  
    } ;W>Cqg=  
} ; 8to8!(  
OU5*9_7.  
g V5zSudW  
同样还可以申明一个binary_op !`1'2BC  
yz8mP3"c:o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y[B>~m8$  
class binary_op : public Rettype m,C1J%{^  
  { (C4fG@n  
    Left l; cdqB,]"  
Right r; RrU BpqA  
public : `w I/0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} su*Pk|6%  
T91moRv  
template < typename T > t!Sq A(-V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  w 4[{2  
      { f&v9Q97=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s3 7'&K  
    } `u>4\sv  
CLvX!O(~  
    template < typename T1, typename T2 >  N?Lb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~4"qV_M  
      { W9NX=gE4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); dy_:-2S  
    } McB[|PmC  
} ; N F)~W#  
;a:[8Yi  
RKPO#qju\F  
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 2-Y<4'>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x _c[B4Tw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 95el'K[R  
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。 pz"0J_xDM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9on@Q_7m  
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。。。 N-lkYL-%\j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &b:1I 7Cp*  
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) vVOh3{e|  
下面是修改过的unary_op "AE5 V'  
wI(M^8F_Mf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a+n0|CvF  
class unary_op B}^w_C2  
  { UX7t`l2R  
Left l; oq}'}`lw"  
  p5G?N(l  
public : l\i)$=d&g  
](hE^\SC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ob8qe,_'  
#\=FO>  
template < typename T > %7|9sQ:  
  struct result_1 {.XEL  
  { E>K!Vrh-L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <7~'; K  
} ; YOcO4   
.[_L=_.  
template < typename T1, typename T2 > $&=S#_HQS  
  struct result_2 JD|=>)  
  { ?` ?)QE8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2'w?\{}D  
} ; +U3DG$  
w(L4A0K[  
template < typename T1, typename T2 > [@.!~E)P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m^zUmrj[  
  { F%RRd/'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *}*FX+px)  
} c24dSNJg,  
%%[LKSTb  
template < typename T > iUN Ib  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #"G]ke1l$  
  { <J`0  
  return OpClass::execute(lt(t)); %#kg#@z_`e  
} vQ 6^xvk]  
u I )6M  
} ; 'DCTc&J['  
fumm<:<CLO  
Jcd-  
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  R[D{|K@"  
好啦,现在才真正完美了。 |IzPgC  
现在在picker里面就可以这么添加了: RMdk:YvBg  
ZbdZ rE$  
template < typename Right > W:pIPDx1=!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,?^ p(w  
  { _uy44; zq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o6.^*%kM'  
} 3[Qxd{8r  
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。 QTk}h_<u  
z7fp#>uw  
\!.B+7t=I  
!Dn,^  
iv J@=pd)B  
十. bind !Wntd\w  
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。 . 1Dg s=|  
先来分析一下一段例子 |ATvS2  
8p 'L#Q.  
*0Skd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2K/4Rf0;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 . YAT:;L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #lL^?|M  
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。 8;RUf~q?  
我们来写个简单的。 Yi%;|]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &5B'nk"  
对于函数对象类的版本: -=)H{  
KQ% GIz x  
template < typename Func > p>v$FiV2N  
struct functor_trait s+$ Q}|?u  
  { hj*pTuym  
typedef typename Func::result_type result_type; h+g_rvIG*  
} ; )Q&(f/LT  
对于无参数函数的版本: he;dq)-e9  
61C7.EZZ;  
template < typename Ret > \/r}]Vz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3Ei#q+7  
  { |6sp/38#p  
typedef Ret result_type; ]8_NZHld  
} ; O:;w3u7;u  
对于单参数函数的版本: '}53f2%gKa  
@zW]2 c  
template < typename Ret, typename V1 > %S960  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  dVtG/0  
  { 99e.n0  
typedef Ret result_type; JE "x  
} ; vxBgGl  
对于双参数函数的版本: y4?0j:  
r= `Jn6@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l`lk-nb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > = SMXDaH  
  { ]nn98y+  
typedef Ret result_type; A4x]Qh3OO  
} ; f643#1  
等等。。。 {L{o]Ii?g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C`hU]  
o q Xg  
template < typename Func > K<3A1'_  
struct func_return GY'%+\*tj  
  { Ko<:Z)PS  
template < typename T > #CTE-W"|HE  
  struct result_1 e'NJnPO  
  { 8b& /k8i:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Cv.C;H  
} ; SwGx?U  
Woy m/[i  
template < typename T1, typename T2 > q 'yva  
  struct result_2  R B  
  { i>`%TW:g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y'q$ |  
} ; <dtGK~_  
} ; 9s q  
_1\v  
`4J$Et%S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $ bR~+C  
'o2Fa_|<#  
template < typename Func, typename aPicker > m+[Ux{$  
class binder_1 jvL[ JI,b  
  { EI%89i`3^  
Func fn; ""G'rN_=Bi  
aPicker pk; K($Npuu]  
public : N:/D+L  
QA`sx  
template < typename T > B~ GbF*j  
  struct result_1 .|70;  
  { D/&o& G96  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E{`fF8]K  
} ; AQvudx)@"  
Bnxm HGP#&  
template < typename T1, typename T2 > KkbDW3-  
  struct result_2 R&k<AZ  
  { :4/3q|cn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |/{=ww8|  
} ; }&J q}j  
583|blL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ve; n}mJ?  
$%#!bV  
template < typename T > #)O6 5GI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %dVZ0dl  
  { }19\.z&J  
  return fn(pk(t)); 5U$0F$BBp  
} gjDHo$  
template < typename T1, typename T2 > w<(pl%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /y}xX  
  { lRFYx?y  
  return fn(pk(t1, t2)); q@8*Xa>  
} e(t\g^X  
} ; h S&R(m  
aqk!T%fg  
k5pN  
一目了然不是么? F={a;Dvrn  
最后实现bind s2'h  
4H&+dR I"  
_q-*7hCQ`  
template < typename Func, typename aPicker > h2d(?vOT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wb l&  
  { XwaXdvmK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S<Xf>-8w  
} +CNv l  
wf<M)Rs|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <RL]  
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。 W'M*nR|xo  
cbTm'}R(G  
十一. phoenix H4+i.*T#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jse&DQ  
oUlVI*~ND  
for_each(v.begin(), v.end(), fz "Y CHe  
( c]!V'#U  
do_ utV_W&  
[ =T7.~W  
  cout << _1 <<   " , " >^3i|PB  
] Zj'9rXhrM1  
.while_( -- _1), RZTiw^  
cout << var( " \n " ) X"eYK/7  
) r9?Mw06Wc5  
); CU!Dhm/U  
2D5StCF$O  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: u=e{]Ax#}  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 'LDQgC*%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G 01ON0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q!@4~plz  
x]j W<A  
cFXp  
template < typename Cond, typename Actor > ,PD QzJY  
class do_while ]6j{@z?{  
  { f _:A0  
Cond cd; Tp2.VIoQ=  
Actor act; &UFZS94@r  
public : *{5fq_  
template < typename T > uPvEwq* C  
  struct result_1 1|=A*T-<M  
  { ~"A0Rs=  
  typedef int result_type; Q/Rqa5LI:  
} ; rPm x  
#O&8A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gRzxLf`K  
v"0J&7!J  
template < typename T > 8{ I|$*nB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4skD(au8  
  { m4Zk\,1m.|  
  do }6ldjCT/,  
    { [#iz/q~}  
  act(t); 0n'_{\yz  
  } NxILRKwO  
  while (cd(t)); |V(0GB  
  return   0 ; vih9 KBT  
} fN2lLn9/u  
} ; Gq P5Kx+=  
2`-Bs  
:23P!^Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). W@esITr  
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。 ugBCBr  
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。 7|H$ /]  
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。 #0<XNLM  
下面就是产生这个functor的类: z(~_AN M4,  
[fy LV`  
!@"OB~  
template < typename Actor > 3(UVg!t  
class do_while_actor jb)ZLA;L_c  
  { cH)";] k*-  
Actor act; [-x7_=E#  
public : FGkVqZ Y2?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |[y6Ua0  
Yr|4Fl~U  
template < typename Cond > J~- 4C)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }K9H^H@r!  
} ; ,"ql5Q4  
P'rb%W  
}PpUAt~g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F:ELPs4"  
最后,是那个do_ W{aY}`  
tf G@&&%9  
%|4UsWZ  
class do_while_invoker ,z?':TZ  
  { LgYq.>Nl9  
public : PI<vxjOK`  
template < typename Actor > !!y a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wQLSf{2  
  { OrG).^l  
  return do_while_actor < Actor > (act); tnIX:6  
} tMe~vq[  
} do_; &.ACd+Cd  
:Q q#Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wNX]7wMX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .p$(ZH =~  
最后来说说怎么处理break和continue QCJM&  
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。 i?;Kq~,  
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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