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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }6CXJ+-UR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4Ay`rG  
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, q1TW?\pjb:  
P"bknXL  
m/<F 5R  
:(l $^ M  
  class filler x>^3]m  
  { &vFqe,Z  
public : Kl aZZJ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K(Q]&&<  
} ; <K,% y(]  
O@r.>  
ckf<N9  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: RrO0uadmn  
5i4V5N>3  
77xq/c[)  
p]h*6nH>~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `*" H/QG  
9QH9gdiw  
0eqi1;$b]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xBL$]>  
b'7z DZI]  
|k`f/*  
*,W!FxJ  
二. 战前分析 c/<Sa|'  
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。 $"sq4@N  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 R81{<q'%X  
5@+4  
=&q-[JW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f2O*8^^Y{Q  
  /* --------------------------------------------- */ zNV!@Yr  
vector < int *> vp( 10 ); z/Ns5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M[YTk=IM#  
/* --------------------------------------------- */ QE 45!Z g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); b W=.K>|  
/* --------------------------------------------- */ 3!.H^v?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ':4}O#  
  /* --------------------------------------------- */ +}7Ea:K   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >bfYy=/  
/* --------------------------------------------- */ j\`EUC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [lNqT1%]  
Lj&1K~U  
n5Nan  
:!JpP R5  
看了之后,我们可以思考一些问题: N5 SLF4R1  
1._1, _2是什么? [=F>#8=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 AT B\^;n.  
2._1 = 1是在做什么? Hp)X^O"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 V~(EVF{h  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Gn bfy4Z  
< /;Q8;0  
V$/u  
三. 动工 qQfqlD<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #XTY7,@ P  
[3O^0-:6E  
lx\qp`w  
0U82f1ei  
template < typename T > cGgM8  
class assignment _PXG AS  
  { tcBC!_vF  
T value; =n@F$/h  
public : aO8c h  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]y3pE}R  
template < typename T2 > vkd[: CC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B4]AFRI  
} ; , CJAzGBS  
)W&o?VRfO  
GWF/[%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EY+/.=$x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment XR*Q|4  
4$yV%[j  
TZ?Os4+  
qqnclqkw&  
  class holder hi!L\yi  
  { Y,k(#=wg  
public : A2m_q>> !  
template < typename T > ^"3\iA:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .z=U= _e  
  { 2R^O,Vu*W  
  return assignment < T > (t); s %eyW _  
} wgCvD  
} ; w3^NL(>  
9YR]+*  
=%!e(N'p  
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: ePf+[pV3  
S8 :"<B)  
  static holder _1; &J8 Z@^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hf;S]8|F  
V,V*30K5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6}ce1|mkg/  
而不用手动写一个函数对象。 41u*w2j  
1hl]W+9  
<0CzB"Ap  
#EJhAJ  
四. 问题分析 B?+ .2  
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。 J.#(gFBBl\  
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。 ]b3/Es+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {vs 4vS6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C\ tprnY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k!5m@'f  
$tI]rU  
五. 问题1:一致性 @.'z* |z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| XMGx ^mn  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i=YXKe6fD  
Bd{4Ae\_+g  
struct holder Ng\/)^  
  { C)NC&fV  
  // /D]Kkm)  
  template < typename T > *c{wtl@  
T &   operator ()( const T & r) const A]7<'el=  
  { >ajuk  
  return (T & )r; *myG"@P4hW  
} Mtm/}I  
} ; pe9@N9_5  
W4(v6>5l  
这样的话assignment也必须相应改动: sONBQ9  
o/C(4q6d  
template < typename Left, typename Right > wu A^'T  
class assignment )l_@t(_  
  { +noZ<KFW "  
Left l; S=' wJ@?;  
Right r; rz6uDJ"  
public : :p' VbQZ{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \#CM <%  
template < typename T2 > Mi ; glm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wJ gX/W  
} ; Z%m-HE:k  
!YiuwFt  
同时,holder的operator=也需要改动: ;imRh'-V6  
X APYpBgm  
template < typename T > RPVT*`o  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const VU|;:  
  { qos`!=g?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9IA$z\<<w  
} %a];  
5!Bktgk.  
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。 $6T3y8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K$H <}e3  
piOXo=9H.  
return l(rhs) = r; Po(]rQbE  
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。 9GgA6#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NBjeH tT  
@b2`R3}9R  
template < typename Tp > z% 1{  
class constant_t 9I`Y-D  
  { C9qJP^F  
  const Tp t; 3NIUW!gr  
public : |ETiLR=&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ][d,l\gu+s  
template < typename T > 'xnnLCm.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X<]qU3k5  
  { `Gd$:qV  
  return t; !g>.i`  
} ]u#JuX  
} ; e'2Y1h  
ymWgf 6r<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;;Ds  
下面就可以修改holder的operator=了 {fV}gR2  
:m'+tGs  
template < typename T > auHFir 8f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WZZ4]cC  
  { 1zftrX~v!X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~9=aT1S|  
} w8iR|TV  
]XeO0Y  
同时也要修改assignment的operator() C5W>W4EM  
S[,8TErz  
template < typename T2 > Vw#{C>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :!fG; )=  
现在代码看起来就很一致了。 *1{S*`|cJy  
K>2#UzW  
六. 问题2:链式操作 AW,OH SXh6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,e`'4H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ifK%6o6  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~]'pY  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !:CJPM6j3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jN0k9O>  
%O%=rUD  
template < typename T > pFsc}R/0/8  
struct result_1 ir16   
  { }LP!)|E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O7t(,uox3y  
} ; Vp}^NNYf  
k+^'?D--'P  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Gi FXX  
KCuG u}  
template < typename T > U__(; /1;  
struct   ref ZJ,cQ+fn  
  { Thr*^0$C  
typedef T & reference; 7@}$|u:JUF  
} ; 8K9$,Ii  
template < typename T > gNpJ24QK  
struct   ref < T &> #~L h#  
  { E7zm{BX]  
typedef T & reference; ?BA^YF  
} ; x3p ND  
?7MqeR4/E  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =Gk/k}1  
&~e$:8 +  
template < typename T > :_kAl? eJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J;$N{"M  
  { ,`A?!.K$  
  return l(t) = r(t); _-~`03 `!  
} Zm ogM7B  
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。 BV`-=wRC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a4i:|   
h*B|fy4K9U  
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 sZ<9A Xk-E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mTNVU@TY=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `Y=WMNy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 MZJ]Dwt]  
最后的布局是: HO)/dZNU  
                Add p&-'|'![l  
              /   \ 'R<&d}@P*#  
            Divide   5 q .4A(,  
            /   \ mqff]m  
          _1     3 eP.Vd7ky  
似乎一切都解决了?不。 SJt<+kg  
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{N,Ib 8  
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。 &k7;DO  
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: 4)>FS'=  
KInk^`C/H  
template < typename Right >  y! .J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zk8|K'oHx  
Right & rt) const OS|>t./U  
  { C[!MS5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wCf~O'XLw  
} {O<l[|Ip  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C:8_m1Y{  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 :,b iyJt  
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。 {gNV[45  
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。 >gwz,{  
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。 5}$b0<em~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ;Vik5)D2D  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: *=V7@o  
*'Y@3vKE  
template < class Action > m!z|h9Ed  
class picker : public Action f h#C' sn  
  { h:zK(;  
public : NLPkh,T:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :j')E`#   
  // all the operator overloaded &!aAO(g  
} ; <s5qy-  
5]I|DHmu  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 zk*c)s  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ##Q/I|  
[.hyZ}B  
template < typename Right > h_1T,f (  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  c gzwx  
  { G0u LmW70  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); CC\*?BKj"  
} 3p2P= T  
"<_0A f]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9Y>8=#.c  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 kF;D BN  
A1P K  
template < typename T >   struct picker_maker >>aq,pH  
  { ~8"8w(CG*I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ay "'#[  
} ; \I"Z2N>^z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]?x: Qm'yo  
  { <<=WY_m}  
typedef picker < T > result; #P]#9Ty:  
} ; D`J6h,=2l/  
J_Ltuso  
下面总的结构就有了: #ET/ =  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8]4U`\k4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 63`{.yZ*z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q#h 9n]5  
至此链式操作完美实现。 &B! o,qp  
+w@M~?>  
2C{H$ A,pW  
七. 问题3 U9D!GKVp  
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。 ? (*t@ {k  
E*L iM5+I  
template < typename T1, typename T2 > "&+"@ <  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R4ht6Vm3g)  
  { DvvT?K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `n$5+a+  
} lWBb4 !l  
pV4Whq$  
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: mUS_(0q  
OHiQ7#y  
template < typename T1, typename T2 > lds- T  
struct result_2 8-y{a.,u.  
  { x(<(t: ?o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %IC73?  
} ; =+ t^f  
s"Pf+aTW  
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? n,B,"\fw  
这个差事就留给了holder自己。 "#(T  
    P/EM :  
J|'7_0OAx  
template < int Order > Ut$;ND.-  
class holder; kP/M< X"  
template <> v1a6?-  
class holder < 1 > gX0R)spg  
  { r$]HIvJD  
public : dnV[ P  
template < typename T > 1hcjSO  
  struct result_1 Or !+._3i  
  { hXqD<?  
  typedef T & result; 8]&i-VFof  
} ; u%~igt@x  
template < typename T1, typename T2 > LM&y@"wfm  
  struct result_2 ~z"= G5|  
  { @6l%,N<fou  
  typedef T1 & result; D#&q&6P{  
} ; nLV9<M Zm  
template < typename T > y*D]Q`5cag  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l NQcYv  
  { l}$ U])an#  
  return (T & )r; "M|zv  
} hKzSgYxP=t  
template < typename T1, typename T2 > tv!_e$CR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a'!zG cT  
  { Qt vYv!  
  return (T1 & )r1; [HCAmnb  
} 6252N]*  
} ; wn)JXR  
~I{n^Q/a  
template <> +-E~6^>  
class holder < 2 > 1Bpv"67  
  { u|4$+ QiD  
public : SPp#f~%m  
template < typename T > r\AyN= y  
  struct result_1 u]vQ>Uu  
  { me OMq1  
  typedef T & result; k?2k'2dy  
} ; !9xp cQ>  
template < typename T1, typename T2 > ~ o1x;Y6  
  struct result_2 271&i  
  { 6M13f@v  
  typedef T2 & result; (PfqRk1Y  
} ; >3c@x  
template < typename T > ?JL:CBvCp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bf9a 1<\  
  { yRo- EP  
  return (T & )r; :O(^w}sle  
} ^5=B`aich  
template < typename T1, typename T2 > xhRngHU\z<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const To?W?s  
  { Q'%PNrN  
  return (T2 & )r2; W3iZ|[E;  
} _6wFba@>/n  
} ; }N*_KzPIa  
}<dRj  
~i`>adJ:  
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> >。 f%V4pzOc"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }!6\|;Qsz,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?2>FdtH  
B, 9w0  
return l(i, j) = r(i, j); \?jeWyo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) WD1G&5XP  
,Jd ',>3  
  return ( int & )i; W^s ;Bi+Nw  
  return ( int & )j; )n,P"0  
最后执行i = j; zA[0mkC?$  
可见,参数被正确的选择了。 %rxO_  
H/Llj.-jg  
XP@1~$  
8stwg'  
=9j8cC5y  
八. 中期总结 F+@5C:<?  
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: t*?0D\b 2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %JLk$sP9y`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yrR1[aT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HeG)/W?r  
h(5P(`M  
8O Soel  
JJ%ePgWT  
X$yN_7|+  
3"O>&Q0c  
九. 简化 U4cY_p?  
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。 tzs</2 G,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yV"ZRrjO'Z  
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: G_SG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s&NX@  
  +-*/&|^等 {uHU]6d3qy  
2. 返回引用。 =KR NvW  
  =,各种复合赋值等 f aLtdQi  
3. 返回固定类型。 b?Ki;[+O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {Lm~r+ U  
4. 原样返回。 &\Amn?Iq  
  operator, 8HP6+c%  
5. 返回解引用的类型。 6,9o>zT%H  
  operator*(单目) ~j<+k4I~  
6. 返回地址。 3"P }n  
  operator&(单目) 5sb\r,kW  
7. 下表访问返回类型。 eQ&ZX3*}  
  operator[] . Z%{'CC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U{VCZ*0cj  
  operator<<和operator>> e/^=U7:io  
J.8IwN1E  
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。 VH[hsj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Qm/u h  
DoeiW=  
template < typename Left > ndeebXw*  
struct value_return 46 PoM  
  { 0A( +ZMd  
template < typename T > =" g*\s?r  
  struct result_1 YJo["Q  
  { E>}4$q[r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1n@8Kv  
} ; PnoPb k[<  
Yc'kvj)_M  
template < typename T1, typename T2 > yfm^?G|sW  
  struct result_2 8)4P Ll  
  { o";Z$tAJkC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Dre]AsgiV  
} ; YiPoYlD*n<  
} ; m o:D9  
Uy$)%dYfq5  
p1|f<SF')  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o9H^?Rut  
B:+6~&,-  
下面我们来剥离functor中的operator() O/<K!;(@?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,L`$09\  
p8]68!=W\F  
return l(t) op r(t) beu\cV3  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WAS U0  
return op l(t) (t4&,W_spA  
return op l(t1, t2) +9") KQT  
return l(t) op V?=8".GiX  
return l(t1, t2) op 9F*+YG!  
return l(t)[r(t)] ETXZ?\<a5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `3hSL R  
|0%+wB  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: X3V'Cy/sy  
单目: return f(l(t), r(t)); fF V!)Zj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OdB?_.+$  
双目: return f(l(t)); f4PIoZ e  
return f(l(t1, t2)); G rk@dZI  
下面就是f的实现,以operator/为例 :at$HCaK  
zNIsf "  
struct meta_divide 1SR+m>pL  
  { r}jGUe}d  
template < typename T1, typename T2 > k0Uyf~p~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !H}vu]R  
  { iV eC=^1  
  return t1 / t2; .3MIcj=p  
} ,Y>Bex_v  
} ; 7IjQi=#:  
)-`;1ca)s  
这个工作可以让宏来做: >J>b>SU=-  
yn/rW$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %,k] [V  
template < typename T1, typename T2 > \ ^)W[l!!<)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ()3O=!  
以后可以直接用 iX4Iu3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  z~>pVs  
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 ?IGVErnJJC  
(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。。。) [NTtz <i@  
:P(K2q3  
&Ky_v^  
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 :"!9_p(,,  
14"J d\M8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YR;^hs?  
class unary_op : public Rettype <E0UK^-}  
  { |USX[j m\  
    Left l; 1 %,a =,v  
public : b/Xbs0q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ME=/|.}D<  
Vl2XDkhq  
template < typename T > )u qA(R>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F<(i.o(  
      { Z%x\~ )~  
      return FuncType::execute(l(t)); ]hbyELs  
    } ._+J_ts  
-G|G_$9  
    template < typename T1, typename T2 > /0eYMG+K=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rQaxr!  
      { ;JRs?1<='  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q.()z(M 7  
    } v= N!SaK{  
} ; w&x!,yd;  
Bdu&V*0g  
{je-I9%OK  
同样还可以申明一个binary_op Qr$;AZ G  
"^1L'4'S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y}vr>\  
class binary_op : public Rettype $e /^u[~:  
  { jr3ti>,xV  
    Left l; A+UU~?3y  
Right r; ?K3(D;5 &i  
public : Rv/Bh< t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kWrp1`  
D11F.McM  
template < typename T > }@^4,FKJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3yNU$.g  
      { -Fn  }4M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dzkw$m^@^  
    } 0]jA<vLR  
_{ZqO;[u  
    template < typename T1, typename T2 > %=BMZRn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EKz Ad  
      { r]0 lo-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5A4&+rdU  
    } 0p@k({]<  
} ; s|NjT  
?PyG/W  
eBJUv]o %  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 A.5i"Ci[ie  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +d%L\^?F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]7Z{ 8)T  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 H`geS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >|Cw\^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ykFJ%sw3X  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %/rMg"f:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) V._(q^  
下面是修改过的unary_op Ii:>xuF&  
{iq3|x2[:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -<_Ww\%8M  
class unary_op ?SC[G-b  
  { Hp(D);0+)  
Left l; o^V(U~m]  
  LB.co4  
public : "hQ_sgz[Z  
o'$jNciOW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yA3wtm/?  
ts8+V<g  
template < typename T > "jaJr5Wv=y  
  struct result_1 m B\C?=_  
  { M BXBog7U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XJ Iv1s\g  
} ; .&x}NYX4  
]K*8O <  
template < typename T1, typename T2 > sQ 8s7l0D  
  struct result_2 7 K{Nb  
  { G5FaYL.7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZKdeB3D  
} ; gp-T"l  
nIvJrAm4k  
template < typename T1, typename T2 > Z'k|u4ZC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5H9r=a  
  { _A~4NW{U7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :(_+7N[KA  
} X@|&c]]  
d O~O |Xsb  
template < typename T > fkSwD(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ILic.@st  
  { g5q$A9.Jl  
  return OpClass::execute(lt(t)); U-^[lWn[@4  
} tM#lFmdd\P  
@;?T~^nGj  
} ; dHk{.n^p  
GTJ{h  
{bPV)RL:  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug HQ9X7[3  
好啦,现在才真正完美了。 W<<9y  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~RD+.A  
aSP4a+\*  
template < typename Right > A4QcQ"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Tb1U^E:  
  { wap3Kd>MP  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _e7-zg$/  
} [qoXMuC|P  
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。 z7-k`(l4  
@WKzX41'  
99EXo+g  
[0UGuj  
eVl'\aUd  
十. bind J/6`oh?,Q  
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。 wIf {6z{  
先来分析一下一段例子 ,]5Ic.};p  
_xLHrT!y  
X1vNF|o~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HBB{m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DS xUdEK6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .6~`Ubr}E  
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。 **>/}.%?K  
我们来写个简单的。 \sA*V%n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }!i` 0p  
对于函数对象类的版本: 6q>+!kXh  
7zTqNnPnf  
template < typename Func > p*l$Wj  
struct functor_trait !JBae2Z  
  { {5|("0[F  
typedef typename Func::result_type result_type; Ac|5. ?|N  
} ; gip/(/NX  
对于无参数函数的版本: RB?V7uX  
T%R:NQf  
template < typename Ret > ?tg  y|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > aTzDew  
  { -@&1`@):{  
typedef Ret result_type; 6/ `.(fL1  
} ; 4eH.9t  
对于单参数函数的版本: q_Lo3|t i  
jw ,izxia  
template < typename Ret, typename V1 > S. |FL%;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G9g6.8*&  
  { },[;O^Do^{  
typedef Ret result_type; Pj?Dmk~   
} ;  st 'D  
对于双参数函数的版本: gf)t)-E  
rx:z#"?I  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bqx0d=Z~[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l?*r5[O>n  
  { ZlKw_Sq:  
typedef Ret result_type; W9zE{)Sc~  
} ; W@\ (nfD2  
等等。。。 MK}-<&v  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NV r0M?`4  
+{53a_q  
template < typename Func > F&;   
struct func_return 5f:DN\ ]  
  { D,ly#Nn  
template < typename T > OVk ~N)  
  struct result_1 uENdI2EY8y  
  { M*pRv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =22ALlxk  
} ; R \s!*)  
nF)uTk  
template < typename T1, typename T2 > [XlB<P=|>  
  struct result_2 "'Z- UV  
  { [*m2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4QJ8Z t  
} ; ] q~<=   
} ; C+N F9N  
{w^uWR4f  
jQj,q{eA  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E&~nps8e  
%"A_!<n@*`  
template < typename Func, typename aPicker > 3,aN8F1;C  
class binder_1 y~<@x.  
  { dv N<5~  
Func fn; ;9uRO*H?T  
aPicker pk; ~=y3Gd B3  
public : !#?kWAU  
J0220 _  
template < typename T > z"F*\xa  
  struct result_1 =fyyqb 4  
  { eR!G[Cw-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @=uN\) 1  
} ; $1*3!}_0  
~y0R'oi  
template < typename T1, typename T2 > uL?vG6% ^1  
  struct result_2 7]2 2"mc  
  { d @rs3Q1z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t"s5\;IJ  
} ; UU@fkk  
8}BBOD  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} PoD^`()FR{  
'=cKU0 G#  
template < typename T > [B6DC`M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^lO76Dz~a  
  { d$;/T('  
  return fn(pk(t)); s\0Ko1  
} ^abD !8  
template < typename T1, typename T2 > i</J@0}y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'dt\db5p  
  { 4Nmea-!*  
  return fn(pk(t1, t2)); xX@FWAj  
} [>w%CY<Fd  
} ; zX5G;,_  
fnH3 CE  
{0's~U+@  
一目了然不是么? #s+X+fe  
最后实现bind E8-53"m  
YL5>V$i  
y @apJ;_R-  
template < typename Func, typename aPicker > v:d9o.h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q~ 0Dfo w?  
  { 68 x}w Ae  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MTmO>V&O  
} q a!RH]B3  
d bO#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YBSl-G'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 d\Jji 6W  
lfS;?~W0k  
十一. phoenix !dv-8C$U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3ps,uozj  
am:.NG+  
for_each(v.begin(), v.end(), D@vMAW  
( #@_ 1fE  
do_ ^Rmoz1d  
[ ndOfbu;mf  
  cout << _1 <<   " , "  Tb#  
] w:Q|?30  
.while_( -- _1), 2a[9h #  
cout << var( " \n " ) AMk~dzNt  
) eF1.VLI  
); yDtOpM8<{  
$pFk"]=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f9'] jJ+  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor `-D$Fsl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 VG#Q;Xd}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V.,bwPb{9  
K+mU_+KRp  
R`Qp d3  
template < typename Cond, typename Actor > sx-F8:Qa  
class do_while c)3O/`  
  { ahp1!=Z-=  
Cond cd; &|=?a cv  
Actor act; 4 =Fg!Eu<  
public : H7jTQW0rp5  
template < typename T > cV]y=q 6  
  struct result_1 7!- \L7<  
  { lO&cCV;  
  typedef int result_type; BE%Z\E[[m  
} ; '49L(>.  
/c^e& D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L<)Z>@fR  
0P9Wy!f7  
template < typename T > "/y|VTV"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *8206[y  
  { KW>VOW<.  
  do "%kG RHq  
    { 6S_y%8Fv&[  
  act(t); 0UD"^zgY  
  } 1"$R 3@s;  
  while (cd(t)); tDU}rI8?  
  return   0 ; M c@GH  
} )l{A{f6O  
} ; YOKR//|3  
N ^f}ui i  
uRGB/ju^E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,TJ/3_lH  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 s7|3zqi  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 fKYKW?g;)Z  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 HPTHF  
下面就是产生这个functor的类: "GLYyC  
\^m.dIPdO  
LJ l1v  
template < typename Actor > =~$U^IsWA  
class do_while_actor /h-6CR Ka  
  { Mz}i[|U\  
Actor act; +_-Y`O!Q  
public : b_mWu@$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `uhL61cMp  
?.j,Bq5At  
template < typename Cond > 2MT_#r_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *JS"(. '(  
} ; i^/Di Wdyf  
.h!9wGi`  
r?afv.@L2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^#7viZ*  
最后,是那个do_ fOJj(0=y  
c&A]pLn+x  
7BK46x  
class do_while_invoker }8 \|1@09  
  { uegb;m  
public : :Lc3a$qtx5  
template < typename Actor > L77EbP`P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mf~Lzp  
  { X,&xhSzg?  
  return do_while_actor < Actor > (act); {\luieG  
} excrXx  
} do_; :SQ LfOQ  
L-MiaKcL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pr)K{~m]{<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tNYJQ  
最后来说说怎么处理break和continue u IF$u  
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。 6_Fpca3L  
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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