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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda yf[~Yl>Ogw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;$smH=I  
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, { OXFN;2  
,q}ML TS i  
H@q?v+2  
\6R,Nq  
  class filler w8MG(Lq1"  
  { t .7?  
public : \/: {)T~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k< y>)  
} ; \.-}adKg  
.NYbi@bk(<  
-I&m:A$4*  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: )%`^xR  
k@/sn (x  
fh](K'P#^  
,.kha8v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); / c AUl  
8=NM|i  
_F$aUtb%O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /ro=?QYb  
Bj1?x  
yXHUJgjl/  
0:9.;x9_  
二. 战前分析 I@yCTl uV$  
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。  %-c*C$  
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 ,N!o  
9s6U}a'c  
B56L1^ 7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (O.d>  
  /* --------------------------------------------- */ >`A9[`$n  
vector < int *> vp( 10 ); ;#vKi0V7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e[&L9U6GW-  
/* --------------------------------------------- */ FaDjLo2'o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5N/%v&1  
/* --------------------------------------------- */ L.S;J[a;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `$W_R[  
  /* --------------------------------------------- */ VJickXA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ki?S~'a  
/* --------------------------------------------- */ l'/R&`-n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *>n;SuT_  
\=:~ki=@B  
HY&aV2|A1  
- jb0o/:  
看了之后,我们可以思考一些问题: + HK8jCa  
1._1, _2是什么? 7 "20hAd  
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。  %oZ6l*  
2._1 = 1是在做什么? pe]A5\4c  
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。 Ji>o!  
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。 w5Ay)lz  
E\as@pqo\p  
G Uon/G8  
三. 动工 bN]+_ mF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |wiqGzAr{  
i rU 6D  
vms|x wb  
xv(9IEjt0  
template < typename T > BK)$'AqO  
class assignment Sjv dirr  
  { .1KhBgy^K  
T value;  >qS9PX  
public : 1FlX'[vh  
assignment( const T & v) : value(v) {} ++6`sMJ  
template < typename T2 > }1Gv)l7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } kYG/@7f/  
} ; wO'T BP  
@k,z:~[C=  
>O*IQ[r-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i V'k}rXC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6-z%633DL  
D8Ykg >B;&  
B@&4i?yJ  
fZ0M%f  
  class holder $c 0h. t  
  { NidIVbT.A  
public : [x+FcXb  
template < typename T > QEz? w}b*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7 n8"/0kc:  
  { coW:DFX  
  return assignment < T > (t); oB}BU`-l  
} yXSFjcoB  
} ; l`oZ) ?ur  
X:HacYqtC  
,}3 'I [  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: j[`j9mM8  
63\/ * NNB  
  static holder _1; `uOT+B%R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d,+Hd2o^X  
y0sR6TY)f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #M9~L[nF S  
而不用手动写一个函数对象。 "W6uV!  
B3We|oe!  
OI|[roMK  
U#lCj0iUt,  
四. 问题分析 t^+ik1.  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 |iakz|])  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]<ldWL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l4F%VR4KT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %|auAq&w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r)y=lAyF>  
 7''??X  
五. 问题1:一致性 ((H^2KJn  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| '))0Lh l  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +ieY:H[  
[%q@]\U$s  
struct holder 6HT ;#Znn  
  { CDsSrKhx  
  // h;p>o75O  
  template < typename T > &5\iM^  
T &   operator ()( const T & r) const ;O,+2VzP%^  
  { >")Tf6zw&  
  return (T & )r; CyJEY-  
} /5S30 |K  
} ; gZN8!#h}B  
]OM"ZG/^  
这样的话assignment也必须相应改动: =$u! 59_dE  
um jt]Gu[  
template < typename Left, typename Right > ^]H5h]U '  
class assignment bGN:=Y'  
  { gH$ Mr  
Left l; Vx$\hcG  
Right r; 2<i!{;u$qL  
public : X3{G:H0\p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6c}h(TkB  
template < typename T2 > bp* ^z,w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +[M6X} TQ  
} ; FtpK)9/4  
m,VOx7%n  
同时,holder的operator=也需要改动: qyZ" %Kz  
M\o9I  
template < typename T > C].iCxn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *QpMF/<?  
  { \z>fb%YW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /$i.0$L  
} 3-[q4R  
8NxM4$nQX  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 :y+2*lV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 34`'M+3  
uW=k K0E  
return l(rhs) = r; 2a-w% (K  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 @'w"R/,n-@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c?tBi9'Y]  
,`|3KE9  
template < typename Tp > "7 4-4  
class constant_t sGi"rg#  
  { \RNNg  
  const Tp t; cA2V2S)  
public : 9%k2'iV7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aI%g2 q0f  
template < typename T > NokU) O;x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const KxI&G%z  
  { n3T>QgK  
  return t; bk[U/9Z\  
} *U^6u/iH  
} ; {'N Z.  
%<)2/|lCd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DjCqh-&L  
下面就可以修改holder的operator=了 Qk0R a_  
t=(!\:[D  
template < typename T > 9`T)@Uj2n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?274uAO'  
  { #9B)Xx!g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); BTl k Etm  
} Rvkedb  
cW~}:;D4  
同时也要修改assignment的operator() 6|K5!2  
szb_*)k  
template < typename T2 > fWCo;4<5?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^Xuvy{TkPH  
现在代码看起来就很一致了。 w ~.f  
~t@cO.c  
六. 问题2:链式操作 :<ka3<0%  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A|CmlAW~^  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 5 z~1Dw  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 N@;?CKU  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !!qK=V|>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b}OY4~ Y4  
heltgRt  
template < typename T > CWf / H)~  
struct result_1 efSM`!%j  
  { :Gv1?M  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x[4`fM.m*  
} ; qBU-~"2t  
n?oW< &  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Zvhsyz|  
)r';lGh2#  
template < typename T > PvR6 z0  
struct   ref T\:4qETQF]  
  { _G_Cj{w  
typedef T & reference;  |$+3a  
} ; Q0$8j-1I  
template < typename T > E^Y#&skXp3  
struct   ref < T &> Bm.afsM;  
  { [l:x'_y  
typedef T & reference; |D'4uN8\  
} ; -Bt k 3  
uvgdY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Pl(Q,e7O]  
z _g~  
template < typename T > 909?_ v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Gk967pC  
  { 4pe'06:  
  return l(t) = r(t); K7$x<5+)  
} m2 -Sx  
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。 agkA}O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &6DMk-  
<CRP ^_c  
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 P<oehw'>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: kSC}aN'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 | H!28h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YX%[ipgB  
最后的布局是: A+HF@Uw}^  
                Add rMXN[,|v  
              /   \ xrlmKSPa  
            Divide   5 Ok{*fa.PK  
            /   \ V=)_yIS  
          _1     3 ~0?mBy!-O  
似乎一切都解决了?不。 4B=2>k  
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。 h a|C&G  
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。 [N1hWcfvd  
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: uB |Ss  
_4TH4~cY  
template < typename Right > v. %R}Pa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const AoY -\E  
Right & rt) const r`%+M7  
  { iM2W]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4!$s}V=6  
} t'9*R7=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 El<]b7  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 F1iGMf-8  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 'iy*^A `Y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 0ph{  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 M@h|bN  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? OQ8 bI=?[x  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: FSUttg"  
GRMiQa  
template < class Action > Jm|+-F@I  
class picker : public Action ?!wgH9?8  
  { x??pBhJH  
public : Jwj%_<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D*Ik7Pe  
  // all the operator overloaded > *@y8u*  
} ; ^BUYjq%(`  
n$U#:aQE  
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。 : q ti  
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: ub7zA!%  
A; 5n:Sd  
template < typename Right > :1 (p.q=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @)-sTgn  
  { Bt1p'g(V|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "oWwc zzO  
} J~B<7O<?!1  
?gJOgsHJP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I6j$X6u  
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。 p(PMZVV`  
S5KEXnjm  
template < typename T >   struct picker_maker H_EB1"C;\  
  { %ThyOl@O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *\(r+>*x*  
} ; wUiys/ OVM  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !iH-#B-  
  { N;Dni#tQ`  
typedef picker < T > result; iv?gZg   
} ; n8uv#DsdK  
I&MY{f  
下面总的结构就有了: u\LiSGePN  
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。 fLDg~;3  
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。 )'/|)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6lk l7zm  
至此链式操作完美实现。 .fN"@l  
&j?#3Qt'_  
zrR`ecC(b  
七. 问题3 w^Lta  
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。 gzBy?r> r  
|u0( t,T  
template < typename T1, typename T2 > AtU v71D:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0VckocF  
  { fGw^:,B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =`*O1a  
} ZiYm:$CJ  
"Vw m  
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: t<T[h2Wd  
U7!.,kR-  
template < typename T1, typename T2 > !O.[PH(,*  
struct result_2 -RO7 'm0  
  { r|PFw6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /&CmO>^e  
} ; /" ${$b{  
1x @qkL6  
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? gzjR 6uz  
这个差事就留给了holder自己。 rgSOS-ox  
    K TsgJ\W  
7SlsnhpW  
template < int Order > +Vo}F  
class holder; "z0zpHXek  
template <> OkCQ?]  
class holder < 1 > 4l!@=qwn  
  { ndjx|s)E  
public : QCH}-q)  
template < typename T > {K4+6p  
  struct result_1 :C}2=  
  { 2<`.#zIds  
  typedef T & result; fV v.@HL{  
} ;  vj51 g@  
template < typename T1, typename T2 > yu6`66h)  
  struct result_2 -+7uy.@cS  
  { ?lbH02P{v  
  typedef T1 & result; vKq^D(&cl  
} ; |o2sbLp  
template < typename T > 7_.11$E=H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Aub]IO~  
  { -b9;5eS!  
  return (T & )r; $we]91(: :  
} {/X4(;~0  
template < typename T1, typename T2 > 4q'B<7{Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2$14q$eb  
  { c&X{dJWD   
  return (T1 & )r1; o\88t){/kB  
}  *[r!  
} ; tG8jFou  
Q\GDrdA  
template <> K,6b3kk  
class holder < 2 > N0K){  
  { wO:Sg=,  
public :  U3izvM  
template < typename T > I=7Y]w=  
  struct result_1  QV h4  
  { !eAo  
  typedef T & result; (x"BR  
} ; *\wp?s>-t  
template < typename T1, typename T2 > d{3@h+zL  
  struct result_2 oT{@_U{*J  
  { QJ F=UB  
  typedef T2 & result; 1=|7mehL%  
} ; {^ m(,K_  
template < typename T > ?_oF:*~\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [F_/2+e  
  { ?E9DXg  
  return (T & )r; &O)&k  
} ?9HhG?_x  
template < typename T1, typename T2 > RP 2_l$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WpS1a440  
  { &n[~!%(  
  return (T2 & )r2; rUlS'L;$"  
} Cv>o.Bp|  
} ; iweD @b  
'S<%Xm  
L>!8YUz7p$  
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> >。 TDg@Tg0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :qR=>n=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'lo  
o7TN,([W  
return l(i, j) = r(i, j); RQkyCAGx  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $55U+)C<  
X; 5Jb  
  return ( int & )i; k-E{d04-2  
  return ( int & )j; F,GN[f-  
最后执行i = j; 4D$;KokZ  
可见,参数被正确的选择了。 g|Y] wd  
O<j PGU  
F( Ak  
'JZJFE7Z  
6AvHavA^Y  
八. 中期总结 R#n%cXc|  
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: R*zO dxY  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q8Nn%o=5V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v! 42 DA)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ? b[n|^wS  
.6m "'m0;  
]WUC:6x  
T *I?9d{k  
*9 Q^5;y  
j'HkBW:L  
九. 简化 2$ !D* <  
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。 wNNB;n` l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2b=)6H1  
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: B51kV0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 LhzMAW<L4  
  +-*/&|^等 RA],lNs  
2. 返回引用。 >r)X:K+I  
  =,各种复合赋值等 QC0!p"  
3. 返回固定类型。 Fl{WAg  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '4OcZ/oI  
4. 原样返回。 #fs|BV !  
  operator, {%.Lk'#9  
5. 返回解引用的类型。 IN7<@OS7  
  operator*(单目) xU S]P)R  
6. 返回地址。 (X+s-4%  
  operator&(单目) m ,>  
7. 下表访问返回类型。 p<`+sf}A:  
  operator[] s$DrR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L{ho*^b  
  operator<<和operator>> ?$z.K>S5  
!r+IXuqV,!  
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。 S2C]?6cTq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p T[gdhc  
"PH6e bm  
template < typename Left > -6=<#9R  
struct value_return )9=(|Lp  
  { `@`1pOb  
template < typename T > RGD]8 mw  
  struct result_1 64j|}wJ$  
  { hzY[ G :  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; | A:@ &|  
} ; _7kM]">j  
6<Hu8$G|  
template < typename T1, typename T2 > rS*$rQCr=  
  struct result_2 6+dn*_[Z6  
  { "Vd_CO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; DF1<JdO+  
} ; LS.r%:$mb  
} ; K(T\9J.  
 m@rSz  
Ep~wWQh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~2uh'e3  
U5/qf8)yO  
下面我们来剥离functor中的operator() >qn/<??  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7ODaX.t->  
?4z8)E9Ju  
return l(t) op r(t) %G?K@5?j?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kII7z;<^`  
return op l(t) RbQ <m!A  
return op l(t1, t2) |@j _2Q,  
return l(t) op +&ZX$  
return l(t1, t2) op .~=HgOJ  
return l(t)[r(t)] ,smF^l   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :a3LS|W  
)%Y IGV;&  
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: Di=9mHC  
单目: return f(l(t), r(t)); beZ(o?uK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dl l%4Sd  
双目: return f(l(t)); noNm^hFL  
return f(l(t1, t2)); TSo:7&|  
下面就是f的实现,以operator/为例 */OI *{Q  
%85Icg  
struct meta_divide )u@c3?$6  
  { MonS hIz  
template < typename T1, typename T2 > FfMnul  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V!|e#}1 /  
  { SFjU0*B$  
  return t1 / t2; =^h~!ovj:  
} <%bw/  
} ; _zC (J  
3@5p"X  
这个工作可以让宏来做: j%&  IL0  
V`fL%du,3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5)+F(  
template < typename T1, typename T2 > \ 0H=9@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m/USC'U%  
以后可以直接用 tLX,+P2|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) VRS 2cc  
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 +T_ p8W+j  
(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。。。) o;J;*~g  
BSXdvI1y  
t 6u-G+}  
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 4/wwn6I}G  
 Iao[Pyk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WPY8C3XO  
class unary_op : public Rettype a0d ,  
  { \3{3ly~L  
    Left l; c<qe[iyt/  
public : D6=HYqdj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EI`vVI  
3-Y=EH_0  
template < typename T > Sa]Ek*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V 4qtaHf  
      { 5RA<Z.  
      return FuncType::execute(l(t)); o+)A'S  
    } /)1v9<vM"  
]XrE  
    template < typename T1, typename T2 > (zah890//  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Uu2N9.5  
      { ha'qIT 3&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2uu[52H8d%  
    } kfpm=dKL  
} ; %yw=[]Vjze  
8[\ 79|  
]Ti$ztJ  
同样还可以申明一个binary_op cS~!8`Fwy  
_Y YP4lEL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mrnxI#6  
class binary_op : public Rettype MTB@CP!u  
  { ATO 5  
    Left l; nGZ \<-  
Right r; Ff/Ig]Lb  
public : x*mc -&N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )y\BY8  
>Pkdu}xP3  
template < typename T > ku3D?D:V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8xo;E=`   
      { u&3EPu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YeIe\3x!N  
    } ]N\6h(**wy  
Qg>L,ZO  
    template < typename T1, typename T2 > cHn;}l!I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _[$# b]V  
      { 'oi2Seq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M'|)dM|  
    } 5`UJouHi  
} ; q}Rlo/R  
~|=rwDBZ8l  
8dV=1O$ /  
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 GEi MmH?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 vU9~[I`^p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) D5[VK `4Z  
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。 n `#+L~X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! r03I*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。。。 qj;l,Kua  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {3 SdX  
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) {fElto   
下面是修改过的unary_op tBTJmih"  
x#o?>5Qg?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;E2~L  
class unary_op (.oaMA"B  
  { [,\i[[<  
Left l; ?7rD42\8H  
  hwZ6 .  
public : 5^o3y.J?P  
.r6YrB@['  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vu>YH)N_h  
(JvQ-H  
template < typename T > ox JGJ  
  struct result_1 |%3O) B  
  { hqWPf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z-)*Q  
} ; P[1m0!,B  
8+L7E-  
template < typename T1, typename T2 > J2Y 3er  
  struct result_2  xLLC)~  
  { IPkA7VhFF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X#Ak'%J  
} ; ~ \-r  
j$%yw4dsj  
template < typename T1, typename T2 > )j(fWshP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B{N=0 cSi  
  { ha ik  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1 O- E],  
} ^VC7C~NZ!M  
?bn;{c;E  
template < typename T > CElPU`J,\[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &:C{/QnA  
  { (,d/JnP  
  return OpClass::execute(lt(t)); JgxA^>|9;  
} s?~8O|Mu'  
d{iL?>'?^  
} ; \&# p1K(H  
ZtKQ]jV&@  
dqL  -'  
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 '[n)N@h  
好啦,现在才真正完美了。 }^IwQm*i  
现在在picker里面就可以这么添加了: f>?^uSpWH  
L F8Pb;I  
template < typename Right > dp33z"<3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X!2.IsIS8  
  { Q Id"Cl)3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); li1v 4  
} $:PF9pY(  
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。 .<0=a|IAz  
9PUa?Bc`=  
v hR twi  
K`,nW6\  
$dr27tse&<  
十. bind 5>N6VeM  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 P}+2>EU  
先来分析一下一段例子 Bmi:2} j  
J& n ^y  
9$:QLE+t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 'E@2I9Kj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @*bvMEE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Zm`'MsgFr  
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。 :QxL 9&"  
我们来写个简单的。 +p8qsT#7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :Pj W:]  
对于函数对象类的版本: g?w2J6Z.`J  
M" xZz  
template < typename Func > JTSq{NN  
struct functor_trait v&k>0lV, ^  
  { RI#lI~&)  
typedef typename Func::result_type result_type; )PsN_ 42~  
} ; XKpL4]{&q4  
对于无参数函数的版本: m]{<Ux  
)RpqZe/h4  
template < typename Ret > y|FBYcn#F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v@F|O8t:s  
  { Jslk  
typedef Ret result_type; Q x9>,e6+  
} ; +3NlkN#  
对于单参数函数的版本: ./7&_9| <  
}<6oFUZ  
template < typename Ret, typename V1 > o+]Y=r2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7KvXTrN!9  
  { CsJ)Z%4_  
typedef Ret result_type; -d$8WSI 8  
} ; MLkL.1eGSb  
对于双参数函数的版本: >cGh|_9  
J- @o@!o  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Xtu:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _)HD4,`  
  { B"pFJ"XR  
typedef Ret result_type; I}6DoLbV  
} ; xn%l  
等等。。。 Qx6,>'Qk'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /}h71V!  
GI0x>Z+  
template < typename Func > oG4w8+N  
struct func_return S3j]{pZ(z  
  { v9j4|w  
template < typename T > Yio>ft&g]  
  struct result_1 xI/{)I1f  
  { zbF:R[)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^yEj]]6  
} ; $|`t9-EA/  
lWu9/r 1  
template < typename T1, typename T2 > hqhu^.}]  
  struct result_2 1qB!RIau  
  { h,!G7V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h|(Z XCH  
} ; 1YF+(fk  
} ; ?.rH;:9To  
,7n;|1`  
>z fq*_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s=\LewF1<  
[H6X2yjj|  
template < typename Func, typename aPicker >  kg/+vJ  
class binder_1 .IW_DM-  
  { BCj`WF@8l{  
Func fn; 1Pw(.8P  
aPicker pk; Z@>=&  
public : 7- *( a  
}[=xe(4]D  
template < typename T > I =tyQ`  
  struct result_1 % K9; qJ5  
  { \-$b o=s.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :_{{PY0PK  
} ; E3FW*UNg[y  
L|C1C cP  
template < typename T1, typename T2 > ';;p8bv+  
  struct result_2 .N zW@|  
  { ;Sx'O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dr8WV \4@  
} ; d'lr:=GQ  
7\\~xSXh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ex@,F,u>o  
E1U4v&P  
template < typename T > gW 6G+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #x4h_K Y  
  { oUKBb&&O  
  return fn(pk(t)); ^hl]s?"3  
} g|v1qfK  
template < typename T1, typename T2 >  BdE`p{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cKi^C  
  { p,[XT`q^  
  return fn(pk(t1, t2)); uK4'n+_>\  
} JA SR  
} ; ABq{<2iYN  
T/Wm S?  
nyl8=F:V  
一目了然不是么? 3gPD(r1g  
最后实现bind $p}~,Kp/  
$$bTd3N+  
XL.CJ5y>  
template < typename Func, typename aPicker > 1a=9z'8V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) YP$*;l  
  { V. bH$@ej  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t=E|RYC(k  
} 4B3irHs\Q  
cAKoPU>U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |=^#d\?]j  
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。 +GYI2  
guUr1Ij  
十一. phoenix xT=kxyu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: eF8 aB?&"  
z|DA _dG  
for_each(v.begin(), v.end(), 8[`^(O#\E  
( WFeMr%Zqh>  
do_ ${I@YSU  
[ RaM#@D7  
  cout << _1 <<   " , " 3w<j:\i  
] )-6s7  
.while_( -- _1), '4^V4i  
cout << var( " \n " ) _;J9q}X  
) a7v[l04  
); lM|WOmD  
@7HOL-i  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: fN"oa>X  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -'H+lrmv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Br ^rK}|l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !OZh fMVd  
^ ]6  80h  
( /x@W`  
template < typename Cond, typename Actor > +U_-Lq )  
class do_while \xO2WD  
  { CI~;B  
Cond cd; SJ~I r#  
Actor act; = @Nv:1:r  
public : b~haP.Cl :  
template < typename T > /c$Ht  
  struct result_1 EYx2IJ  
  { 0w[0%:R^  
  typedef int result_type; A_(+r  
} ; _E&vE5<-$  
Am0.c0h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \'LCC-  
4 _U,-%/  
template < typename T > I_6` Z 0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const " ;R3260  
  { aWsKJo>j[#  
  do Ni@e/| 2b  
    { :UhFou_D4l  
  act(t); 6kF uMtjc  
  } d Xo'#.  
  while (cd(t)); \2<yZCn  
  return   0 ; ,@>rubUz  
} f`9rT c  
} ; -SY:qG3?  
|nH0~P#!  
rIFC#Jd/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }AsF\W+5  
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。 :D+ SY  
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。 iUG/   
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。 <]e;tF)+  
下面就是产生这个functor的类: 'Rh>w=wB'  
1uge>o&  
UWWD8~:  
template < typename Actor > _g`0td>N  
class do_while_actor NX""?"q  
  { qVRO"/R  
Actor act;  wpdEI(  
public : (z1%lZ}(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vYt:}$AE  
9c;lTl^4;  
template < typename Cond > 6 % y)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vS t=Ax3]  
} ; $9i5<16  
XX[Wwt  
WJSHLy<a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s^t1PfP(,  
最后,是那个do_ &?g!}Ky \  
CG>2 ,pP,  
&N7:k+E  
class do_while_invoker 3F'dT[;  
  { ^57fHlw  
public : cKYvRe  
template < typename Actor > L{0OMyUA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S5 nw  
  { A-wxf91+:  
  return do_while_actor < Actor > (act); OI}HvgV^!  
} MW[ 4^  
} do_; yoY)6cn@  
*,[=}v1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "!/_h >  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YTPmS\ H _  
最后来说说怎么处理break和continue Sd{"A0[A|  
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。 @"0N@gU  
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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