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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :MPfCiAv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rGDx9KR4K!  
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, w,)O*1't  
VZ3{$0 +  
Y?'Krw `  
m8ApiGG  
  class filler  Gv(?u  
  { P Y&(ObC  
public : iVSN>APe  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} RW4,j&)  
} ; 1OI/,y8}  
G(;hJ'LT  
`uh+d  
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: ,wYA_1$$H  
BN>t"9XpW  
ABaK60.O[O  
`k;MGs)&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CM`B0[B  
b/soU2?^  
V<A$eb>6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \ 9!hg(-F  
C{<H)?]*BF  
zg>)Lq|VsT  
'>:c:Tewy  
二. 战前分析 o|cx?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Cm"7f !(#  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 oniVC',  
wl.a|~-  
P P-U.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q).[" fSV  
  /* --------------------------------------------- */ FGey%:p9$  
vector < int *> vp( 10 ); p}e1!q;N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J`[v u4  
/* --------------------------------------------- */ 2L(\-]%f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @>Bgld&vl  
/* --------------------------------------------- */  eQU~A9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SNOML7pd  
  /* --------------------------------------------- */  DJJd_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); MXa(Oi2Gg  
/* --------------------------------------------- */ j;yKL-ycB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p>=i'~lQ6  
v$)ZoM6E  
:B7dxE9[r  
L/c`t7  
看了之后,我们可以思考一些问题: /6{P ?)]pE  
1._1, _2是什么? vq` M]1]FO  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +(U;+6 b  
2._1 = 1是在做什么? csjCXT=Ve  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ,CxIA^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 90Bn}@t=Q  
IgyoBfj\d  
5q,ZH6\ {  
三. 动工 s1>d)2lX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "&%Lhyt  
7U1^=Y@t}  
Ud& '*,  
*!r"+?0gN  
template < typename T > wx*03(|j;  
class assignment /<VR-yr  
  {  SH6+'7  
T value; 5ktFL<^5T  
public : JUCp#[q  
assignment( const T & v) : value(v) {} =/e$Rp  
template < typename T2 > +~n4</  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3lsfT-|Wt&  
} ; cH:9@>'$a  
Qf($F,)K  
gwyX%9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 - !QVM\t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;DgQ8"f  
"t)$4gERK  
(91 YHhk{  
"lRxatM  
  class holder z7_h$v  
  { \C<'2KZR,  
public : pEp$J;   
template < typename T > L\zyBfK}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G{74o8  
  { . e_VPKF|  
  return assignment < T > (t); |,Kk#`lW<f  
} :MihVLF  
} ; ~%L=<TBAc  
?mHu eX  
{BY(zsl  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %n^ugm0B  
: G'a"%x  
  static holder _1; Le V";=_n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7/zaf  
k&9[}a*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0at['zw  
而不用手动写一个函数对象。 wx8Qz,Z  
*]:J@KGf  
;(@' +"  
az[#q  
四. 问题分析 oU|_(p"e|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 7.kgQ"?&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 HX{K5+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k=4C"   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f^)iv ]p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qVW3oj<2  
WK5B8u*<  
五. 问题1:一致性 lhX4 MB"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [jR >.H'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0Ibe~!EiQJ  
q"i]&dMr  
struct holder VCzb[.  
  { z.Vf,<H  
  // .@0@Y  
  template < typename T > 9-Z ?  
T &   operator ()( const T & r) const mu2|%$C;$  
  { 2cjbb kq  
  return (T & )r; E9\u^"GVO  
} v7/k0D .  
} ; ! u@JH`  
D*/fY=gK  
这样的话assignment也必须相应改动: g:s|D hE[  
A=sz8?K+`  
template < typename Left, typename Right > [!#}#  
class assignment h_Ssm{C\  
  { 2UG>(R:  
Left l; mNlbiB  
Right r; TBZhL  
public : @KRia{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?pWda<&  
template < typename T2 > N/eus"O;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } " {X0&  
} ; @&x'.2[nv  
`! xI!Y\  
同时,holder的operator=也需要改动: hka%!W5  
07]9VJa  
template < typename T > Aho-\9/x%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mV0u:ws  
  { 7x]q>Y8T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r4ljA@L  
} u2OrH3E4E3  
26p_fKY  
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 5Vje[^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ehLn+tg  
J+T tM>  
return l(rhs) = r; {e1sq^>|  
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。 NiMsAI@j  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C`-CfZZ  
)NK#}c~5  
template < typename Tp > x)pR^t7u8  
class constant_t m/q`k  
  { \Xe{vlo>h  
  const Tp t; r$<M*z5q(\  
public : ktkS$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3:)_oHq  
template < typename T > %)Z,?DzZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $rJgBN   
  { k7& cc|y  
  return t; 6E2#VT>@/  
} |h\A5_0_  
} ; _4T7Vg''  
KAi_+/]K_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 VUOe7c=  
下面就可以修改holder的operator=了 R?y_tho4A  
`dWnu3r;  
template < typename T > 5LZs_%#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const P @Fx6  
  { BC5R$W. e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x=-(p}0o;<  
} DXFDs=u  
r?w>x`  
同时也要修改assignment的operator() fCZ"0P3(  
~~O4!|t  
template < typename T2 > ,fhF-%Q!g  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #guK&?Fye  
现在代码看起来就很一致了。 "$P/ek  
fQ1Dp  
六. 问题2:链式操作 I Bko"|e@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mmG]|Cl@  
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。 F8#MI G   
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。 Vvp{y  
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。 ^Nu j/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KEdqA/F>  
7H|0.  
template < typename T > S<jiy<|`  
struct result_1 `sA xk  
  { 'blMwD{0&\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AAqfp/DC  
} ; ;mg.} fI  
 FLZ9Rg  
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:  8hYl73#  
?2R!n" m-d  
template < typename T > g}IOHE  
struct   ref zl|+YjR  
  { Qn~{TZz  
typedef T & reference; $Ld-lQsL  
} ; 2 6 >9$S  
template < typename T > hL&7D @  
struct   ref < T &> Vk*XiEfKm>  
  { }{kn/m/  
typedef T & reference; :S}ZF$ $j%  
} ; stMxlG"d  
tc{l?7P  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NJmx(!Xsh  
vE1:;%Q  
template < typename T > 45x4JG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SrGJ#K&%  
  { L,!\PV|  
  return l(t) = r(t); )T?BO  
} s];0-65)  
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。 _00}O+GLM4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [mNum3e  
wkx#WC  
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 $at\aJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CIsX$W  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z [l+{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c}|} o^  
最后的布局是: `Y+ R9bd  
                Add e@]m@  
              /   \ &y7=tEV  
            Divide   5 .mg0L\  
            /   \ P)XR9&o':  
          _1     3 S4c-i2Rq  
似乎一切都解决了?不。 :4x6dYNU  
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。 u\/TR#b  
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。 1 <m.Q*  
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: TaaCl#g$?  
3sIdwY)ZS_  
template < typename Right > o( mA(h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Mn3j6a  
Right & rt) const 8N$Xq\Da+>  
  { d>T8V(Bb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /;:4$2R(;  
} Fe+(+ S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vO53?vN[m9  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 W#kyD)(F  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 iQ1[60?)T  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Wb#<ctM>  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 L>&{<M_  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? =v!Z8zk=W  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 8kr$w$=q  
XiV K4sD8  
template < class Action > -e?n4YO*\  
class picker : public Action VKw.g@BY  
  { ?R4u>AHS@  
public : ,\1Rf.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @HnahD  
  // all the operator overloaded osmCwM4O  
} ; $P)-o?eer  
pHye8v4fvi  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 C-@M|K9A'  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: nv7)X2jja  
k]P'D .  
template < typename Right > ;j[gE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <0m^b#hdG  
  { >WJQxL4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }6 u)wF5  
} wuxOFlrg  
r+6 DlT a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @3 +   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 69Z`mR  
7l09  
template < typename T >   struct picker_maker ^^24a_+2  
  { {zc*yV\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0F6@aQ\y3  
} ; |Q@(<'8=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \d:Uq5d)0  
  { x_/l,4_  
typedef picker < T > result; C OL"/3r  
} ; Fi7~JZZ  
R<hsG%BS(D  
下面总的结构就有了: O*N:.|dUw  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 1W-kZ(e  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Lpnw(r9Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0B2f[A  
至此链式操作完美实现。 "4T36b  
s<:) ;-tL  
33a}M;vx  
七. 问题3 a@9W'/?igk  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |mdf u=  
Xk:3w,  
template < typename T1, typename T2 > q$s)(D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \ f VX<L  
  { mi5bk>o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /xr75|-8  
} `#r/L@QI  
KV'3\`v@LY  
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: .m%5Esx  
ZEpu5`  
template < typename T1, typename T2 > >* F#ZZv}p  
struct result_2 \l# H#~  
  { bP|-GCKM8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \<y|[  
} ; -]YsiE?r  
pe).  
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? _j{)%%?r  
这个差事就留给了holder自己。 `r}a:w-  
    Y(ClG*6 ++  
/Tw $} 8  
template < int Order > 7 4(bo \  
class holder; $RHw6*COG  
template <> 7C_U:x  
class holder < 1 > Dr(;A>?qG  
  { !+YSc&R_fW  
public : 1gvh6eE F  
template < typename T > p]toDy-}  
  struct result_1 B{S^t\T$  
  { |TJu|zv^  
  typedef T & result; nDLiER;U  
} ; P8 w56  
template < typename T1, typename T2 > }XRfHQk  
  struct result_2 ^L\w"`,~  
  { ]D^; Ca  
  typedef T1 & result; Y[m*  
} ; N ;n55N  
template < typename T > N[DKA1Ei  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Pp4Q)2X  
  { 8Bxb~*  
  return (T & )r; 41rS0QAM  
} qjf4G[]!  
template < typename T1, typename T2 > O -p^S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V4W(> g  
  { WS1Y maV  
  return (T1 & )r1; D*_. 4I  
} uMZ<i}  
} ; /R( .7N  
\ 9sJ`,T?  
template <> NjdDImz.;s  
class holder < 2 > hsQ*ozv[)  
  { l~@ -oE  
public : MQy,[y7I  
template < typename T > EIg:@o&Jj  
  struct result_1 k^s7s{  
  { & ##JZ  
  typedef T & result; Z^KWYe'w  
} ; ,W_".aguX  
template < typename T1, typename T2 > nA=E|$1  
  struct result_2 v|jwz.jM  
  { 9om}j  
  typedef T2 & result; k4^!"~<+0  
} ; S6_dmTV*  
template < typename T > 0nR_I^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w'mn O'%  
  { 78]( ZYJV  
  return (T & )r; ' (3|hh)Tl  
} 92*"3)  
template < typename T1, typename T2 > "9y 0]~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uL~.#Y_jQ  
  { SuBUhzR  
  return (T2 & )r2; F)S?>P&  
} T\7t#Z k  
} ; nv: VX{%  
|4` ;G(ta  
{Z~ze`N/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 'm/`= QX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RNcnE1=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f4|ir3oy  
}|c-i.0=  
return l(i, j) = r(i, j); HLq2a vs\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F/df!I~  
P4s,N|bs`  
  return ( int & )i; %6:"tuA  
  return ( int & )j; H1vToIP%  
最后执行i = j; 1{h,LR  
可见,参数被正确的选择了。 r#6djs1  
4X>=UO``L  
7q#R,\  
n3s  
 LD}<|  
八. 中期总结  '^,|8A2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7X.B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 V?jot<|$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o& ?:pE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dp'k$el  
u#$sO;8s  
]"\sd"  
KU.F4I8}q  
w?R#ly  
R^JtWjJR  
九. 简化 nYnv.5  
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。 Dq*O8*#*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 __-V_(/b,x  
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: !L@a;L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *1U"uJno  
  +-*/&|^等 qtS+01o  
2. 返回引用。 NHaqT@:  
  =,各种复合赋值等 2>kk6=<5'  
3. 返回固定类型。 @dvb%A&Pur  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .;;:t0PB  
4. 原样返回。 g+KuK`\N%  
  operator, WiF6*]oI  
5. 返回解引用的类型。 V_=7q=9mV  
  operator*(单目) p8E6_%Rw  
6. 返回地址。 Twk,R. O  
  operator&(单目) m Wh   
7. 下表访问返回类型。 aByd,uSe)_  
  operator[] 9Pdol!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;0O>$|kg  
  operator<<和operator>> nSbcq>3  
" VSma  
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。 JP6+h>ft  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S&Sa~Oq<o  
CVGQ<,KVW  
template < typename Left > -Dr)+Y  
struct value_return aq.Lnbi/X  
  { g6;a2  
template < typename T > Iv>4o~t  
  struct result_1 u 9kh@0  
  { JS(%:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DG 6W ^  
} ; HP[M"u  
$`|\aXd[C*  
template < typename T1, typename T2 > >8w=Vlp  
  struct result_2 GFYHt!&[\  
  { c+G%o8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; sN@=Ri?\  
} ; ko`KAU<T_  
} ; SfGl*2  
?w>-ya  
`:fh$V5J>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N=TDywRI  
`SG8w_  
下面我们来剥离functor中的operator() QfI@=Kbg%#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HD8*>p.  
Rj])c^ZA'*  
return l(t) op r(t) !mu1e=bY>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U#kd cc|  
return op l(t) ^eCMATE  
return op l(t1, t2) m4'x>Z  
return l(t) op #PA 9bM  
return l(t1, t2) op 7;Vqr$9)  
return l(t)[r(t)] pLsWy&G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H.!\j&4j  
_K<Z  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~)]R  
单目: return f(l(t), r(t)); YC =:W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xt X`3=s  
双目: return f(l(t)); yMKVF`D*  
return f(l(t1, t2)); w8(z\G_0  
下面就是f的实现,以operator/为例 E)Cdw%}^  
l]Q<BV  
struct meta_divide u=PYm+q{  
  { ]"VxEpqhM  
template < typename T1, typename T2 > bt 0Q6v5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,];QzENw  
  { W$Op/  
  return t1 / t2; *dX 7  
} g6 6SCr}  
} ; U$=#yg2 :  
Ec l/2  
这个工作可以让宏来做: \EQCR[7qu7  
x\'95qU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #A9rI;"XI  
template < typename T1, typename T2 > \ ]O+W+h{]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; EOzw&M];r  
以后可以直接用 Ks\\2$Cm7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uu;1B.[b  
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 gEkH5|*Y  
(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。。。) N:&EFfg3  
>\ x!a:}  
a0 8Wt  
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 \jHIjFwQ  
tY!GJusd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bTW# f$q:4  
class unary_op : public Rettype RKO}  W#?  
  { _REAzxe S  
    Left l; l1ViUY&Z  
public : Z:Y_{YAD  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }MW+K&sIh  
7s}E q~  
template < typename T > GfL: 0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .[C@p`DZ  
      { NRDXWscb  
      return FuncType::execute(l(t)); -~WDv[ [  
    } o ^Ro 54i  
,HtX D~N  
    template < typename T1, typename T2 > Q> J9M` a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }C<$q  
      { 9UE)4*5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7~m[:Eg6[s  
    } 7'idjcR  
} ; %>!$ eCX  
R 9b0D>Lxt  
I7Xm~w!{qk  
同样还可以申明一个binary_op bSj-xxB]e  
K%WG[p\Eu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q ?R3aJ  
class binary_op : public Rettype 0vrx5E!  
  { v&8s>~i`K  
    Left l; #(G"ya  
Right r; pRGag~h|E  
public : Oe"nNvu/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (svKq(X  
.r\|9 *j<  
template < typename T > /xw}]Fa5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G:i>MJbxT  
      {  r74' _y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :fA|J!^b[  
    } /<T3^/ '  
s&F& *5W  
    template < typename T1, typename T2 > b&2 N7%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Z_R\  
      { j kV9$W0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I T?~`vi  
    } w5* Z\t5  
} ; 7,"y!\  
lAJ P X  
FG)(,?q  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 e)*-<AGwC  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Y4 {/P1F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FqXE6^  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k\KI#.>  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XNQPyZ2@|b  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /|>?!;   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6d/1PGB  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) IH3Nkpsg  
下面是修改过的unary_op BD?u|Fd,i:  
{wvBs87  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e3,@prr  
class unary_op n<e1=L  
  { mKuY=#RP  
Left l; 7[ZoUWx  
  =hi{J M  
public : t_w2J=2  
dQ=L<{(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (CInt_dBw~  
o^v]d7I8b  
template < typename T > xv~Sk2Z+d  
  struct result_1 rr]-$]Q  
  { p9![8VU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cyBm,!  
} ; K@tELYb  
-S7i':  
template < typename T1, typename T2 > O'h f8w  
  struct result_2 dF$&fo%  
  { /p$+oA+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; TGHyBPJb  
} ; (Rh$0^)A  
2hsRYh  
template < typename T1, typename T2 > y 'Ah*h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A$70!5*  
  { bMB*9<c~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <RuLIu  
} {'sp8:$a  
>f70-D28  
template < typename T > 5O[\gd-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #@L5yy2  
  { 1|:'jK#gE  
  return OpClass::execute(lt(t)); /<1zzeHRSD  
} B["jndyr  
ca<OG;R^  
} ; DdqE6qE  
xM=?ES  
lQ&J2H<w  
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 &Gs/#2XQ  
好啦,现在才真正完美了。 ~rlPS#]o  
现在在picker里面就可以这么添加了: !GnwE  
g[ N3jt@  
template < typename Right > Dg*'n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QY c/f"9  
  { W:hTRq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2`J#)f|  
} lUd4`r"  
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。 [*1:?mD$  
M)3'\x :  
`#4q7v~>oe  
'm0_pM1:D  
y+h/jEbM</  
十. bind Yf_/c*t\5  
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。 -J>f,zA  
先来分析一下一段例子 p ^ ONJL  
o_a'<7\#i  
|k#EYf#Y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pgPm0+N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 S 9|^VU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Mavid kS  
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。 \%_sL#?  
我们来写个简单的。 b%7zu}F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: b9VI(s>  
对于函数对象类的版本: }Z)YK}_1  
Q w)U  
template < typename Func > w5=<}1`St  
struct functor_trait )JY#8,{w  
  { kQ"Ax? b  
typedef typename Func::result_type result_type; oiOu169]  
} ; iUq_vQ@} }  
对于无参数函数的版本: (_AU)  
z9w]{Zd_,d  
template < typename Ret > NIHcX6Nw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZEs^b  
  { m -0}Pe9L  
typedef Ret result_type; mQ3gp&d3W  
} ; sl`?9-_[  
对于单参数函数的版本: ~( :$c3\  
KQ ^E\,@o  
template < typename Ret, typename V1 > b^A7R{G7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2 SU  
  { Bf;<3k)5.  
typedef Ret result_type; ^UBzX;|p  
} ; ~:*V'/2k  
对于双参数函数的版本: #vc!SI  
@ 6*eS+t\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3zv0Nwb,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *;T'=u_lR  
  { f#-\*  
typedef Ret result_type; B<ZCuVWH:  
} ; D;z!C ys  
等等。。。 9{0%M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u q A!#E  
zXk^u gFy  
template < typename Func > / 2MhP=,  
struct func_return WBR# Ux  
  { #<G:&  
template < typename T > ,{_56j^d,  
  struct result_1 W6):IW(E  
  { r{f$n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2OjU3z<J  
} ; "]W,,A-  
PmQeO*f+  
template < typename T1, typename T2 > 5sSAH  
  struct result_2 _o&NbDH  
  { lT~WP)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k"E|E";B  
} ; yv: Op\;R  
} ; &3SmTg %  
H9Vn(A8&`  
,+X:#$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >1HXC2 Y  
}"[/BT5t  
template < typename Func, typename aPicker > I8|"h8\  
class binder_1 }?MbU6"  
  { +BE_t(%p"  
Func fn; n4.\}%=z  
aPicker pk; k%iwt]i%  
public : "whs?^/  
2b Fr8FUt-  
template < typename T > VxE;tJ>1  
  struct result_1 , eSpt#M  
  { 7jGfQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5mZwg(si  
} ; CZ>Ujw=&k  
qRz /$|.  
template < typename T1, typename T2 > ( X+2vN  
  struct result_2 S;oRE' kk  
  { ]YOWCFAQot  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /m i&7C(6  
} ; ?Ss~!38  
S+*>""=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,$U~<Zd  
!pHI`FeAV  
template < typename T > m -0EcA/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fl*<N  
  { nWh f  
  return fn(pk(t)); hZWkw{c  
} \7IT[<Se  
template < typename T1, typename T2 > (iIzoEpb8W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x:h)\%Dg<  
  { c2L\m*^o  
  return fn(pk(t1, t2)); !#W3Q  
} B ]sVlbt  
} ; M.bkFuh  
?}= $zN  
jv6>7@<G  
一目了然不是么? 1=e(g#Ajn\  
最后实现bind lXEn m-_  
;|W:,a{kS  
b|iIdDK  
template < typename Func, typename aPicker >  Sr_hD5!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F{_,IQ]U  
  { 0g; o6Fg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I!Mkss xc  
} ^ > ?C  
^/#8 "  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h"'}Z^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )1$H 7|  
 kq([c r  
十一. phoenix \tY7Ga%c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L\!Oj5  
`u_k?)lK  
for_each(v.begin(), v.end(), O}j@+p%M  
( keStK8  
do_ f1?%p)C  
[ wA6E7vi'  
  cout << _1 <<   " , " -B(p8YH  
] [k&7h,  
.while_( -- _1), w,_LC)9  
cout << var( " \n " ) O[z6W.  
) B\qy:nr j  
); >/NegJh'F}  
.~TI%&#  
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: NG23  
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 W|(<z'S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A,(9|#%L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r;E5e]w*-  
V#R; -C  
ZI8@ 6L\  
template < typename Cond, typename Actor > E`{DX9^  
class do_while Mm1>g~o  
  { s6#e?5J  
Cond cd; K@/dQV%Z  
Actor act; )-Z*/uF^  
public : Y kvEQ=  
template < typename T > :nfy=*M#  
  struct result_1 rq\<zx]au  
  { 1=ZQRJW0B  
  typedef int result_type; M@p<L VP  
} ; 'pO-h,{TS  
[fELf(;(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} V|*3*W  
[57`V &c5  
template < typename T > x<@i3Y{[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7]i6 Gk  
  { \< a^5'  
  do T)Q_dF.N  
    { "L8Hgwg  
  act(t); Ekh)l0 l  
  } G({VK  
  while (cd(t)); N P5K1:  
  return   0 ; .q!i +0  
} H+@?K6{h  
} ; jl>wvY||  
/b/  6*&  
Og?GYe^_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NRspi_&4J  
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。 Y{Lxo])e  
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。 : #so"O  
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。 `-K[$V  
下面就是产生这个functor的类: NL2D,  
Q]/{6:C  
W7{^/s5r  
template < typename Actor > B|{E[]iK  
class do_while_actor VW;E14  
  { M a3}w-=;  
Actor act; H6Gs&yk3  
public : 8o.|P8%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} = H}x  
c>Ri6=C  
template < typename Cond > =Lnip<t>ja  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sM%l:Fv  
} ; 8-cuaa  
2 gca *  
:"b:uQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Vn\jUEC  
最后,是那个do_ \'|t>|zhp  
n-,mC /4  
&qIdT;^=I  
class do_while_invoker $ub0$S/Hu  
  { VN$7r  
public : YkFERIa076  
template < typename Actor > WGyPyG#Fl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Dd-a*6|x  
  { Uv~|Xj4.  
  return do_while_actor < Actor > (act); mHJGpJ=a-  
} $1Wb`$  
} do_; %c%`< y<~L  
ZCMH?>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8 @RJ>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LvZ',u}  
最后来说说怎么处理break和continue $@L2zl1  
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=`VaS  
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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