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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |nefg0`rk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 nqj(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, 3^7+fxYWo  
oMQ4q{&|  
An. A1y  
xE:jcA d$}  
  class filler 1=R$ RI  
  { 9zwD%3Ufn  
public : L|CdTRgRCB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kpgA2u7  
} ; n/_q  
I%YwG3uR  
3K &637  
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: W{F)YyR{.  
z9aR/:W}  
>dl5^  
r%U6,7d=)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \sNgs#{7E7  
/ox7$|Jyr  
Hd~g\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /mkT7,]  
Y) sB]!hx  
)p\`H;7*V4  
OcT Wq  
二. 战前分析 YEu+kBlcQ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 os/h~,=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 fsL9d}  
QLY;@-jF$  
Msqqjhoy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9\Jc7[b  
  /* --------------------------------------------- */ x%viCkq  
vector < int *> vp( 10 ); Z/q6Q#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yB UQ!4e  
/* --------------------------------------------- */ YSP\+ZZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]Dq6XR  
/* --------------------------------------------- */ n _K1%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); d{S'6*`D  
  /* --------------------------------------------- */ c4fH/-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YV.' L  
/* --------------------------------------------- */ *yhA8fJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1>Sfv|ZP,  
)'+[,z ;s  
2;v:Z^&  
w+)${|N?  
看了之后,我们可以思考一些问题: <:9 ts@B  
1._1, _2是什么? .LDZqWr-  
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。 //7YtK6  
2._1 = 1是在做什么? fd'kv  
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。 +``vnC  
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。 T!c|O3m  
<m-(B"F X  
KQf WpHwfj  
三. 动工 )> ZT{eF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <XLae'R  
$g>bp<9v4  
0AO^d[v  
/8l-@P. o  
template < typename T > +=($mcw#[  
class assignment "'v+*H 3  
  { u@_|4Bp,"  
T value; M/o?D <'  
public : BN9e S   
assignment( const T & v) : value(v) {} mjD^iu8?  
template < typename T2 > _&-d0'+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #}^waYAk)  
} ; : @|Rj_S;  
0D,@^vw bK  
v`|]57?A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'zUV(K?2]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |m's)  
OJe!K:  
]9YA~n\  
</25J((  
  class holder :E")Zw&sW3  
  { vkG#G]Qs";  
public : E)*ht;u  
template < typename T > 9lq5\ tL-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .YF1H<gwa  
  { !ZTghX}D  
  return assignment < T > (t); PNm@mC_fh  
} |+Wn5iT  
} ; !<];N0nt#  
%+'Ex]B  
{"]!zL  
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: NJBSVC b  
irlFB#..  
  static holder _1; D\Ez~.H  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XM\\Imw  
>w.;A%|N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (G|!{  
而不用手动写一个函数对象。 ](JrEg$K  
<+*0{8?0  
y(|#!m?@  
R'gd/.[e  
四. 问题分析 if&bp ,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (2b${Q@V  
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。 cW*v))@2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m7k }k)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dXTD8 )&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )c11_1;  
lAnq2j|  
五. 问题1:一致性 V*n$$-5 1-  
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?| kZ5#a)U<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f#ZM 2!^!  
T<*)Cdid  
struct holder 'w ,gYW  
  { KS*,'hvY  
  // Z#.d7B"  
  template < typename T > *EuX7LEu_  
T &   operator ()( const T & r) const .=eEuH  
  {  dfFw6R  
  return (T & )r; c'Z=uL<Rm  
} 6w<rSUd'  
} ; ho=!Yy  
qt L]x -O  
这样的话assignment也必须相应改动: Vit-)o{zr  
EV( F!&  
template < typename Left, typename Right > LuySa2 ,  
class assignment s~OcL  5  
  { =w3A{h"^  
Left l; ^iONC&r  
Right r; =AO (  
public : ]njNSn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mh8fJ6j29N  
template < typename T2 > u[**,.Ecg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gY7sf1\wX  
} ; EK# 11@0%  
Phi5;U!  
同时,holder的operator=也需要改动: QD7KE6KP'  
4`8s]X  
template < typename T > cvsH-uAp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -*7i:mg  
  { *)RKU),3nL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6>]  
} g**!'T4&o  
MFROAVPZ5  
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。 @aQ:3/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :a{dWgN  
_;3,  
return l(rhs) = r; ,ciX *F"  
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。 X$UK;O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vb[0H{TT2  
'9!_:3[d\]  
template < typename Tp >  0J+WCm`  
class constant_t S${%T$>  
  { C<_\{de|9  
  const Tp t; ?EC\ .{  
public : ;~0q23{+;U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (9`dLw5  
template < typename T > deAV:c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }W^@mi  
  { ]$drBk86bh  
  return t; #HV5M1mb  
} H5 z1_O_+  
} ; r[(;J0=  
6?u`u t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,marNG  
下面就可以修改holder的operator=了 :,l16{^  
ZV--d'YiEm  
template < typename T > sgO au\E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rQl9SUs  
  { d0B`5#4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bit|L7*14  
} /Pe xtj<  
)jXKPLj  
同时也要修改assignment的operator() D9TjjA|zS  
Ja~8ZrcY  
template < typename T2 > q;#AlquY@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;SE*En  
现在代码看起来就很一致了。 qh.F}9o  
gM&O dT+i  
六. 问题2:链式操作 <n,QSy#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 IoL P*D  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *f 7rLM*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5Xr})%L  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 `xx.,;S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B>1,I'/$.  
JOG- i  
template < typename T > [;{xiW4V]  
struct result_1 I=dn]}b#P  
  { .nZKy't   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0UJ6> Rj  
} ; yf&_l^!  
>>$L vQ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &jY| :Fe  
%T$>E7]!  
template < typename T > Je|:\Qk  
struct   ref ?GH/W#{o)  
  { 1qR$ Yr\  
typedef T & reference; v)np.j0V7  
} ; E G+/2o+W  
template < typename T > R +@|#!  
struct   ref < T &> MhA4C 8  
  { vLxaZWr  
typedef T & reference; 5/Qu5/  
} ; "Bwz Fh  
4!Radl3`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Zj -#"Gm  
aAe`o2Xs  
template < typename T > <.Zh{"$qo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OK v2..8  
  { w2xD1oK~o  
  return l(t) = r(t); 5wW5 n5YS  
} +%j27~ R>D  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,vLQx\m{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L{VnsY V  
4L:O0Ggz}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ~ S<aIk0l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: hiibPc?I  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  omg#[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Yr"Of*VNH  
最后的布局是: &[{sA;  
                Add E[#VWM I  
              /   \ 0R? @JC  
            Divide   5 7k,BE2]"  
            /   \ q)9n%- YgP  
          _1     3 2FaCrc/  
似乎一切都解决了?不。 bD=H$)  
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。 *lA+ -gkK*  
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。 LU;zpXg\  
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: @]IRB1X  
cY5;~lO  
template < typename Right > OvQzMXU^I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q6rkp f,Tl  
Right & rt) const ,+ IFV  
  { WZ>nA[/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |hj!NhBe  
} u=Ik&^v Wq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,\iXZ5"R  
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。 59{X;  
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。 X+sKG5nS  
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。 m5 sW68  
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。  ?;v\wx  
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? C_>XtcU  
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: oh:9v+  
%\,9S`0  
template < class Action > c_ncx|dUs  
class picker : public Action xDU \mfeGj  
  { ?7V~>i8[  
public : 9#7W+9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hFm^Fy[R  
  // all the operator overloaded ~C^:SND7  
} ; G=[<KtWa  
WPsfl8@D  
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。 Bk3\NPa  
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: Pb;c:HeI/  
FS=yc.Q_  
template < typename Right > xi{ r-D8Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `B"sy8}x  
  { 2DPv7\fW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RHBQgD$  
} `1P|<VbZ  
$%cHplQz5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i,^3aZwJ'  
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。 $adZ|Q\  
?e6>dNw  
template < typename T >   struct picker_maker wdP(MkaV  
  { E"VF BKB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; rxX4Cw]\"y  
} ; hsrf2Xw[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^?H|RAp  
  { $m#^0%  
typedef picker < T > result; 5b/ ~]v  
} ; -t S\  
:,JjN&  
下面总的结构就有了: B VeMV4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 tnnGM,"ol  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 vTx>z\7q,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o/7u7BQl2  
至此链式操作完美实现。 +'c+X^_  
2Q%7J3I  
uarfH]T{  
七. 问题3 P #! N  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -_Z4)"k  
1UJrPM%  
template < typename T1, typename T2 > 5\z<xpJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8>[g/%W  
  { YX-~?Pl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PlH~um[J  
} -!_8>r;Q4  
=3(Auchl$Y  
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: F^bY]\-5  
l90"1I A  
template < typename T1, typename T2 > 2rT^OGw6  
struct result_2 g|]HS4y  
  { \Aro Sy9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y(QFf*J  
} ; ;x\oY6:  
:Q"|%#P  
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? 2H4vK]]Nl  
这个差事就留给了holder自己。 hm73Zy  
    RV  V`  
pAatv;Ex  
template < int Order >  "&k(lQ4  
class holder; B }%2FUv  
template <> ~ C%I'z'  
class holder < 1 > nI]EfHU  
  { :1UMA@HP  
public : 8lpAe0p(Z  
template < typename T > O_1[KiZ  
  struct result_1 X8ap   
  { b v_ UroTr  
  typedef T & result; A`Dx]y  
} ; HQm_ K0$  
template < typename T1, typename T2 > KL=<s#  
  struct result_2 A811VL^  
  { ErNYiYLi]  
  typedef T1 & result; 4{kH;~ z$  
} ; D BHy%i  
template < typename T > ??p%_{QY~b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?yS1|CF%&y  
  { ,J|,wNDU!K  
  return (T & )r; `Fn"QL-  
} b`-|7<s  
template < typename T1, typename T2 > @5nFa~*K%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @/<UhnI  
  { * HKu%g  
  return (T1 & )r1; >E+g.5 ,:W  
} W#<1504ip  
} ; RJ3oI+gI  
pc*)^S  
template <> /j GBQ-X  
class holder < 2 > 4`#Q  
  { uem-fTG  
public : ).5 X  
template < typename T > NV4g5)D&L  
  struct result_1 Io.RT+slB  
  { }aRib{L  
  typedef T & result; ^MvuFA ,C  
} ; AVpg  
template < typename T1, typename T2 > f zo'9  
  struct result_2 g.Xk6"kO  
  { %)r ~GCd  
  typedef T2 & result; r+FEgSDa]  
} ; /J#(8p  
template < typename T > \A[l(aB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kCTf>sJe  
  { tNT Sy =  
  return (T & )r; YGyv)\  
} ps 3 )d  
template < typename T1, typename T2 > 3 39q%j$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1.!U{>$  
  { _f[Q\gK  
  return (T2 & )r2; XH!#_jy  
} KR aL+A  
} ; LQR2T5S/Q,  
4qie&:4j  
F]3Y,{/V  
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> >。 s7Agr!>f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B`}um;T#~,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P'Rw/c o  
v(2N@s <%  
return l(i, j) = r(i, j); J3_aHI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u;_~{VJ-  
uNzc,OH  
  return ( int & )i; bT.q@oU  
  return ( int & )j; FRd"F$U  
最后执行i = j; Ym6d'd<9(  
可见,参数被正确的选择了。 {.:$F3T  
q?(] Y*  
Yb+A{`  
OT{"C"%5t  
*1dDs^D#|  
八. 中期总结 D!&(#Vl _  
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: P"vrYom  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 3xChik{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =j,WQ66r3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F[jE#M=k  
,L/x\_28  
|u&cN-}C d  
P"w\hF  
|H5.2P&9-5  
7{|QkTgC  
九. 简化 So aqmY;+  
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。 Op'a=4x]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H -kX-7C  
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: $`F9e5}G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 UPh#YV 0/,  
  +-*/&|^等 Pv'Q3O2<I  
2. 返回引用。 ,'X"(tpu@  
  =,各种复合赋值等 L^+rsxR  
3. 返回固定类型。 VPUVPq~&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) "}]$ag!`q$  
4. 原样返回。 &~,4$& _  
  operator, =01X  
5. 返回解引用的类型。 gfQ?k  
  operator*(单目) W$c@C02<  
6. 返回地址。 t2N W$ -E  
  operator&(单目) LIZB!S@V\  
7. 下表访问返回类型。 3 t,_{9  
  operator[] [oLV,O|s|j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^po@U"  
  operator<<和operator>> .Nn11F< d  
HxG8 'G  
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。 %=aKW[uq]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XIW0Z C   
{D +mr[ %  
template < typename Left > oh9 ;_~  
struct value_return jm^.E\_  
  { |YJ83nSO~  
template < typename T > ]O@$}B];)  
  struct result_1 & LE5' .s  
  { &R94xh%@(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &|hK79D  
} ; I%[e6qX@  
2c9?,Le/;  
template < typename T1, typename T2 > ]b4WfIu  
  struct result_2 *M.xVUPr  
  { <)VgGjZ-H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !U^{`V jp[  
} ; +hxG!o?O  
} ; ZitM<Qi&y  
/DYyl/  
X]0>0=^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3A7774n=P  
F-yY(b]$  
下面我们来剥离functor中的operator() ^#/FkEt7bp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %MHb  
U&5* >fd=  
return l(t) op r(t) Kgbm/L0XR*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) OviS(}v4@  
return op l(t) )kD/ 8  
return op l(t1, t2) CKsVs.:u  
return l(t) op -pC8 L<  
return l(t1, t2) op h@:K=gg K  
return l(t)[r(t)] Zj`WRH4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :KLXrr  
uw)7N(os\`  
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: ym%UuC3^w  
单目: return f(l(t), r(t)); oo5=5s6 3}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +EETo):  
双目: return f(l(t)); FcDS*ZEk!  
return f(l(t1, t2)); 4.RQ3SoDa  
下面就是f的实现,以operator/为例 zKJ2 ~=  
.|UQ)J?s  
struct meta_divide Tg\bpLk0=  
  { YDt+1Kw}D  
template < typename T1, typename T2 > y>^a~}Zq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G95,J/w  
  { {Mx(|)WkL  
  return t1 / t2; 8K 3dwoT  
} M([#Py9h  
} ; o96C^y{~S  
"W|A^@r}  
这个工作可以让宏来做: wVf~FssN  
d$dy6{/YD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HgI!q<)  
template < typename T1, typename T2 > \ x]~TGzS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w0pMH p'Y  
以后可以直接用 WyL+HB}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ._mep\#.:  
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 qNp1<QO0  
(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。。。) ZCiCZ)oc  
\8`?ir q"  
<xOv8IQ|  
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 wQkM:=t5  
+.G"ool  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s{hKl0ds  
class unary_op : public Rettype jlEz]@ i  
  { ()3\(d5e  
    Left l; N ##`  
public : _7 3q,3`24  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,"(L2+Yp  
]Bw0Qq F#  
template < typename T > sDY~jP[Oa  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IK~&`n](>  
      { [6/ QUD8  
      return FuncType::execute(l(t)); 0XHQ 5+"8  
    } M6Fo.eeK3  
Q?{%c[s  
    template < typename T1, typename T2 > XYE|=Tr]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x0*{oP  
      { M`xiC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q'2vE;z Kb  
    } EE/mxN(<  
} ; 3a/n/_D  
Y.tx$%  
4w4B\Na>l  
同样还可以申明一个binary_op \bA Yic  
`?Rq44=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U$rMZk  
class binary_op : public Rettype 2ZH+fV?.  
  { c\bL_  
    Left l; Ucj?$=  
Right r; ZykMri3bi  
public : W :w~ M'o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s}D>.9  
]BQYVx/  
template < typename T > r-2k<#^r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {7o#Ve  
      { ab0 Sx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gT+/nSrLV  
    } enoj4g7em^  
i;[y!U  
    template < typename T1, typename T2 > FhE{khc#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1v o)]ff  
      { azcPeAe  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <N<Q9}`V  
    } +Y\:Q<eMFg  
} ; I7f ^2  
f)I5=Ijy(  
_GOSqu!3Y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 J 3!~e+wn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H'+7z-% G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {4"V)9o-1>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9g92eKS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2wf&jGHs  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2[E wN!IZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <v"o+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !e$gp (4  
下面是修改过的unary_op 5J5si<v25  
DE?v'7cmA  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &W `xZyb3  
class unary_op U ZZJtQt  
  { 9KSi-2?H  
Left l; _IH" SVub  
  rg/{5f  
public : %H{p&ms  
| HazM9=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xO$P C,  
@hLkU4S  
template < typename T > Cs $5Of(  
  struct result_1 {]vD@)k  
  { >1y6DC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  8*ZsR)!  
} ; rIb+c=|F  
Vej$|nF  
template < typename T1, typename T2 > QFh1sb)]d)  
  struct result_2 O*yxOb*  
  { M5xJ_yjG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qm%F]nyy  
} ; `-NK:;^  
`:/'")+@v  
template < typename T1, typename T2 > !Sq<_TO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P rt} 01$  
  { Sb.8d]DW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :t?B)  
} }r}*=;Ea  
ZWs   
template < typename T > V35Vi6*p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |dRVSVN  
  { 3"fDFR  
  return OpClass::execute(lt(t)); A_9WSXR  
} qT O6I5u  
Z\0Rw>#  
} ; 3;nOm =I  
Bous d  
_1" ecaA  
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 9hp&HL)BOa  
好啦,现在才真正完美了。 yTm \O UD  
现在在picker里面就可以这么添加了:  U 'jt'(  
.RQra+up  
template < typename Right > RNIXQns-=S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jnH\}IB  
  { 8tvmqe_G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZsGvv]P  
} (Wzp sDte  
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。 ju~$FNt8R  
Gvb2>ZN  
XN<SKW(H3  
K+g[E<x\=  
X -pbSq~5  
十. bind 8-$t7bV5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ?W/.'_  
先来分析一下一段例子 0zt]DCdY  
J~~\0 u  
 56.!L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,0l Od<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l.YE@EL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OvfluFu7  
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。 F!z0N&#  
我们来写个简单的。 .ZXoRT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1$E(8"l  
对于函数对象类的版本: vEv kC  
FaHOutP  
template < typename Func > =~^b  
struct functor_trait =?sG~  
  { *D5 xbkH=.  
typedef typename Func::result_type result_type; )ycI.[C  
} ; -H| 9 82=  
对于无参数函数的版本: .qBc;u  
tr<~:&H4T  
template < typename Ret > wmVmGa R  
struct functor_trait < Ret ( * )() > j,n:%5P\v  
  { Xfiwblg  
typedef Ret result_type; ]HKt7 %,  
} ;  F/Goq`  
对于单参数函数的版本: E0HqXd?  
CTMC78=9}  
template < typename Ret, typename V1 > Nc[@QC{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LF|0lAr  
  { ^:9a1{L[  
typedef Ret result_type; r" H::A  
} ; Ds1h18  
对于双参数函数的版本: *P mZqe  
fRp]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \"P{8<h.3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [6GYYu\  
  { >hunV'vu'  
typedef Ret result_type; +Z`=iia>  
} ; D(b01EQ;d  
等等。。。 r. 82RoG?G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy E@}F^0c  
?Uql 30A  
template < typename Func > l4C{LZ  
struct func_return _!xrBdaJ  
  { IZVP-  
template < typename T > Z |$#  
  struct result_1 HoI6(t  
  { :!gNOR6Lh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CmEqo;Is  
} ; 'g#%>  
)~2\4t4|g  
template < typename T1, typename T2 > 2mLZ4 r>WE  
  struct result_2 @K;b7@4y  
  { `}X3f#eO&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5F kdGF  
} ; F5)`FM^R  
} ; x&B&lFmo 8  
}#z1>y!#  
KEAXDF&#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 RhWQ:l]  
m8n)sw,,  
template < typename Func, typename aPicker > }[0nTd  
class binder_1 qqDg2,Yb  
  { Z\ hcK:  
Func fn; =v2 |QuS$  
aPicker pk; ;lObqs*?>  
public : 2|pTw5z~  
-wU]L5uP  
template < typename T > (/y8KG 3  
  struct result_1 .Fb#j+Lq  
  { :a wt7lqv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4v[y^P  
} ; i)#-VOhX)  
v h,(]t  
template < typename T1, typename T2 > 2 6#p,P  
  struct result_2 y3~=8!Tj?Q  
  { b6k`R4S3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o78u>Oy  
} ; sn"((BsO<  
Ny^ 1#R  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !73y(Y%TE  
*g5bdQ:Av~  
template < typename T > 0O3O^ 0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TY8gB!^  
  {  _a09;C  
  return fn(pk(t)); n%E,[JT  
} /HIyQW\Ki-  
template < typename T1, typename T2 > %.Y5%T yP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $dfc@Fn^x  
  { !y_FbJ8KC  
  return fn(pk(t1, t2)); 9xA4;)36  
} Hf4_zd  
} ; {Y~>&B5  
W3:j Z:  
e=;A3S  
一目了然不是么? CR4O#f8\  
最后实现bind Avx`  
i'f w>-0  
M CC4'  
template < typename Func, typename aPicker > 3.W[]zH/u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @CNJpQ ujn  
  { sx?IIFF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); - 2)k!5X=  
} pRQ7rT',v  
TV{GHB!p"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 BTAbDyH5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 h)Y] L#R  
~  QRjl  
十一. phoenix o z*;q]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RV~t%Sw^  
aM5]cc%  
for_each(v.begin(), v.end(), ?/|Xie  
( E/cV59  
do_ ^E}?YgNp  
[ @a 9.s  
  cout << _1 <<   " , " UL[,A+X8D  
] j]Gn\QF  
.while_( -- _1), !Z_+H<fi+I  
cout << var( " \n " ) k^ <]:B  
) !wp1Df[  
); =$OGHc  
suEK;Bk9  
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: Nu7>G  
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 &S4*x|-C&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Fk=SkS ky  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;nSF\X(;{  
py;p7y!gxA  
E#!N8fQ  
template < typename Cond, typename Actor >  kN=&"  
class do_while c64^u9  
  { @)>Z+g  
Cond cd; h,c*:  
Actor act; @c^ Dl  
public : (dlp5:lQz  
template < typename T > 88HqP!m%P:  
  struct result_1 <::lfPP  
  { >/ay'EyY;>  
  typedef int result_type; Zn9tG:V  
} ; ;6/WjUDw<|  
^E^`"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZLjAhd)  
!.P||$x`&  
template < typename T > !E$$ FvL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n])#<0  
  { Wt/;iq"  
  do 2E }vuw=c  
    { *2 Pr1U  
  act(t); 3sr_V~cZ9  
  } - l X4;  
  while (cd(t)); 1$b@C-B@g  
  return   0 ; i q`}c |c  
} "pkdZ   
} ; a``|sn9  
]g-%7g|  
{+9RJmZg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y w0,K&  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 I )mB]j  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :)1"yo\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 P<g(i 6]  
下面就是产生这个functor的类: }{R*pmv$bN  
NQ`D"n  
C8K2F5c5  
template < typename Actor > _mSefPl  
class do_while_actor 1(DiV#epG  
  {  GK/Po51  
Actor act; @1CXc"IgA  
public : C*mVM!D);!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *}\M!u{J  
u"h/ERCa  
template < typename Cond > }JFTe g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t5{P'v9J  
} ; @v2<T1UC  
EHUx~Q   
{ b$"SIg1E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 vH+g*A0S<  
最后,是那个do_ tA#Pc6zBuC  
m,)s8_a  
@HS*%N"*  
class do_while_invoker *73gp  
  { c'2/C5  
public : ujV{AF`JfB  
template < typename Actor > N,TV?Q5l7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R!dC20IMvH  
  { ZA="Dac  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8e?/LA%MU  
} 'dwW~4|B  
} do_; %jHm9{|X  
#I=EYl=Vvi  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CNN9a7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sqKx?r72  
最后来说说怎么处理break和continue wqo:gW_  
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。 2|;|C8C  
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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