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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XQ3"+M_KG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #7Fdmnu`  
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, D~ogq]  
%<)!]8}P*  
&=^YN"=Z  
*"nN To  
  class filler .} O@<t  
  { dy>5LzqK3  
public : d88Dyzz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `5Bv2 wlIV  
} ; l"zA~W/  
["fUSQ  
Ct][B{  
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: R$ra=sL`  
u\{MQB{T  
?6W v["%  
J`]9 n>G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g#k@R'7E  
`# U<'$  
h2-v.Tjf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0u;a*#V@  
;E_Go&Vd  
htT9Hrx  
0tz? sN  
二. 战前分析 [uwn\-  
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。 SBy{sbx4&F  
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 =8v NOvA  
+Wl]1 c/  
.-'_At4g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s3Wjhw/  
  /* --------------------------------------------- */ bY-koJo  
vector < int *> vp( 10 ); =xQPg0g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w\mTug  
/* --------------------------------------------- */ @SH[<c  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1s~rWnhVv  
/* --------------------------------------------- */ &pQ[(|=(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kbL7Xjk  
  /* --------------------------------------------- */ rd>>=~vx=/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tPa( H;  
/* --------------------------------------------- */ |$;4/cKfy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Zor!hc0<  
7;c^*"Ud  
,PoG=W  
CA1Jjm=  
看了之后,我们可以思考一些问题: *s#6e}  
1._1, _2是什么? \!hd|j?&6  
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。 ?2_h.  
2._1 = 1是在做什么? ;HBKOe_3  
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。 {Q[ G/=mx  
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。 OLtXk  
,na}' A@a`  
*o5[P\'6  
三. 动工 eIy:5/s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2 FoLJ  
'gXD?ARW  
QOgGL1)7-  
JB%_&gX)v  
template < typename T > ~+d{:WY  
class assignment Qn|8Ic` *  
  { $tF\7.e@  
T value; !4!qHJISa  
public : nGwon8&]]  
assignment( const T & v) : value(v) {} urE7ZKdI  
template < typename T2 > &^K(9"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $9j>oUG  
} ; `\|@w@f|;  
,}khu  
q"@ #FS  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #?+[|RS|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ZXL'R |?  
4DDBf j  
5~Ek_B  
cHVJ7yAZI  
  class holder F+*fim'NK  
  { u,nn\>Y  
public : T{^P  
template < typename T > VwRZgL  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5!S#}=f=  
  { ,;5%&T  
  return assignment < T > (t); TDbSK&w :s  
} 94et ]u%7  
} ; 7.Z-  
(]\p'%A)  
!s^XWsb8  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 0>Td4qr+u  
oK-d58 sM  
  static holder _1; QZG<sZ0"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k H<C9z2=  
K!qOO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); us~cIGm  
而不用手动写一个函数对象。 N$ #~&  
J)y g<*/3  
ZA. S X|m  
]T|$nwQ  
四. 问题分析 ` L 1+j  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 G u_\ySV/y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ykJ+LS{+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M ;b3- i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g 8uq6U  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 />}zB![(K  
^`i z%^  
五. 问题1:一致性 V s xI  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| j;b>~_ U%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +ctU7 rVy  
gm,AH85  
struct holder !4D?X\~"%  
  { ?wlRHVZ  
  // (y6q}#<  
  template < typename T > LQr!0p.i"  
T &   operator ()( const T & r) const _EP]|DTfr  
  { =No#/_  
  return (T & )r; Zzg zeT+bv  
} 4H,c;g=!  
} ; t3?I4HQ  
4U}J?EB?K  
这样的话assignment也必须相应改动: zSD_t  
w' J`$=  
template < typename Left, typename Right > $z*"@  
class assignment m:`M&Xs&  
  { J ;z`bk^  
Left l; 41d+z>a]  
Right r; =y@0i l+V  
public : [t3 Kgjt  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 13Z,;YW  
template < typename T2 > =^rp= Az  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } onRTX|#  
} ; 2jC:uk  
w.aEc}@(^  
同时,holder的operator=也需要改动: ezL1,GT  
L[9Kh&c  
template < typename T > hx;kNcPbI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0AffD:  
  { o$;&q *  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \WTKw x  
} +x`pWH]2  
0\Jeyb2dl  
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。 ,q#SAZ/N  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]o"E 4Vht  
dL+yd0 b*  
return l(rhs) = r; 0{ B<A^Bf  
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。 CC"a2Hu/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o[ks-C>jw  
XI[n!)3  
template < typename Tp > ^?(#%~NS  
class constant_t MK/8<i<.  
  { ,4'y(X<R  
  const Tp t; 3b0|7@_E  
public : 8'zl\:@N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PPySOkmS3  
template < typename T > p6BDhT(RS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Zazs".  
  { Ag+B*   
  return t; <Fx%P:d  
} CEw%_U@8  
} ; {.e+?V2>_  
~F,Y BX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oxeu%wj_  
下面就可以修改holder的operator=了 Xp06sl7 M  
~XWBLU<  
template < typename T > N;-%:nC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M6Xzyt|  
  { %{rb,6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >jmHe^rH  
} cH5  
3o>JJJ=]  
同时也要修改assignment的operator() t}Td$K7  
{j`8XWLZZN  
template < typename T2 > 6A.%)whI;  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )i:*r8*~  
现在代码看起来就很一致了。 Bnk<e  
]v>[r?X#V  
六. 问题2:链式操作 (j@c946z""  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B?^~1Ua9Zv  
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。 )hQ]>o@i{  
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。 oidK_mU9q  
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。 #7'k'(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?<N} Xh  
j8 2w 3  
template < typename T > Srmr`[i  
struct result_1 Hq<4G:#  
  { Qt>kythi  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $*N(feAs  
} ; D8~\*0->  
t$t'{*t( T  
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: [$d]U.  
(b[=~Nh'  
template < typename T > 7_jt =sr  
struct   ref TTa3DbFp%  
  { eE .wnn  
typedef T & reference; DxN\ H"  
} ; c1FSQ m81  
template < typename T > @f|~$$k=  
struct   ref < T &> C}3a  ^j  
  { T@P~A)>yo  
typedef T & reference; WwWOic2  
} ; Dmy=_j?ej  
-W@nc QL}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `DSFaBj,  
^:ny  
template < typename T > Z{l`X#':  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E'mT%@M OM  
  { 1GkoE  
  return l(t) = r(t); $gYGnh_,Q  
} <1lB[:@%U  
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。 $\] Mvd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H l(W'>*oL  
Lh-Y5(c o  
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 %qeNC\6N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: <liprUFsn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y^d#8^cP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 vNdX  
最后的布局是: ~~"U[G1  
                Add $K\e Pfk  
              /   \ `S? _=JIX  
            Divide   5 3@O/#CP+  
            /   \ y,jpd#Y  
          _1     3 \Jc}Hzug  
似乎一切都解决了?不。 HL$7Ou  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >Q"3dw  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "B"ql-K  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: tp!eF"v=  
,SdxIhL  
template < typename Right > g co;8e_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W:wSM *  
Right & rt) const %M8Q6  
  { Wq1OYZ,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H0lW gJmi|  
} 4~oRcO8!Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g~9rt_OV  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 gwB0/$!4"  
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。 \YF;/KwX$  
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。 ih75 C"  
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。 n ^qwE  
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? \>.[QQVI"l  
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: g.8^ )u  
;<0~^,Xm  
template < class Action > ZtGk Md$  
class picker : public Action c;yp}k]\  
  { /=#~8  
public : l;aO"_E1m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7N vRZ!  
  // all the operator overloaded sUxEm}z  
} ; 1Zo3K<*J  
fcohYo5mh  
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。 ,ag* /  
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: H#nJWe_9A  
HuSE6an  
template < typename Right > jzi^ OI7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -Fop<q\b  
  { C4-%|+Q i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pA@R,O>zr  
} |x _jpR  
2Mw`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K^b'<} $|p  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。  aqi]5,  
8r0;054  
template < typename T >   struct picker_maker k#V\O2lb  
  { ~@}n}aV'!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'XYjo&w  
} ; dg0WH_#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Vm I Afe  
  { :2A-;P4  
typedef picker < T > result; mv/ Nz?  
} ; rC/z8m3z  
AuBBSk8($  
下面总的结构就有了: NVf_#p"h  
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。 a?W<<9]  
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。 A*]sN8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v//Drj  
至此链式操作完美实现。 Oo>Uu{{  
uXG$YDKqC  
qyY/:&E,Z  
七. 问题3 Te^_gdf  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hb)83mH}  
o7v9xm+  
template < typename T1, typename T2 > X:(t,g*7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [ zCKJR  
  { jnFN{(VH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g- INhzMu  
} |Ur$H!oe?'  
og*ti!Z  
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:  bWZzb&  
dA(+02U/.  
template < typename T1, typename T2 > iYr*0:M  
struct result_2 }[;r-5}  
  { 97}l`z;Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !}"PHby5N  
} ; +\cG{n*  
ZYTBc#f  
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? &?9~e>.OS  
这个差事就留给了holder自己。 9N<TJp,q  
    ?y~"\iP  
{'+.?g  
template < int Order > *Oh]I|?  
class holder; M&rbXi.  
template <> ,@8*c0Y~<!  
class holder < 1 > |q\Rvt$d  
  { ;![rwra  
public : ~ =$d>ZNQ  
template < typename T > OI^qX;#Kd  
  struct result_1 9_%??@^>  
  { I-/-k.  
  typedef T & result; a#/~rNRY  
} ; )6U^!95  
template < typename T1, typename T2 > ,Q+.kAh !G  
  struct result_2 mk3,ke8  
  { U/{#~P5s  
  typedef T1 & result; gt(!I^LHYc  
} ; >Qs{LEsLb  
template < typename T > Ot~buf'|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?T>)7Y)  
  { &f/"ir[8i  
  return (T & )r; nX+c HF  
} \8Yv}wQ  
template < typename T1, typename T2 > R9~c: A4G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AaDMX,  
  { di~ [Ivw  
  return (T1 & )r1; `_pVwa<@w  
} %$+bO/f  
} ; 7$JE+gL/7  
*#o2b-[V  
template <> zIc_'Z,b  
class holder < 2 > r]bG,?|  
  { '.t{\  
public : k6|/ik9C  
template < typename T > _qSVYVJ u  
  struct result_1 /9 |BAQ:v;  
  {  75T+6 u  
  typedef T & result; RnUud\T/  
} ; V`"Cd?R0Z  
template < typename T1, typename T2 > eY'RDQa  
  struct result_2 F Xp_`9.zH  
  { 2;ac&j1  
  typedef T2 & result; m=D9V-P  
} ; qGECw#  
template < typename T > d'e\tO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tx}=c5  
  { _16r8r$V  
  return (T & )r; @8|i@S@4  
} L=kETJ:g  
template < typename T1, typename T2 > E{IY7Xz^>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const md /NMC \  
  { )*9,H|2nS  
  return (T2 & )r2; Ihx[S!:  
} m~8=?R+m  
} ; _/h<4G6A  
p!+bn,?G  
j.SE'a_  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \&^U9=uq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G5!!^p~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J?qikE&  
;^  YpQP  
return l(i, j) = r(i, j); He  LW*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \!Ap<  
Xrzpn&Y=#  
  return ( int & )i; SnG XEQ  
  return ( int & )j; 9mB] \{^  
最后执行i = j; r/RX|M  
可见,参数被正确的选择了。 Vu Ey`c  
lO8GnkLE  
Ksvk5r&y  
]1|OQYG  
'$q3Ze  
八. 中期总结 G%SoC  
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: MUMB\K*$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 agnEYdM_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]|B_3* A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O]Q8&(  
nSq$,tk(  
;rt\  
d"}lh:L9  
K,Hxe;-  
a#+;BH 1  
九. 简化 L.% zs  
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。 8hZc#b;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =Kt!+^\")  
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: CiIIlE4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6\6g-1B`  
  +-*/&|^等 {&pBy  
2. 返回引用。 xm> y3WC  
  =,各种复合赋值等 "QM2YJ55m`  
3. 返回固定类型。 U DHMNubB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Mqm9i  
4. 原样返回。 c)SQ@B@q  
  operator, {1'M76T  
5. 返回解引用的类型。 1c:/c|shQ_  
  operator*(单目) /5Xt<7vm8  
6. 返回地址。 1N+ju"2R  
  operator&(单目) @mEB=X(-l=  
7. 下表访问返回类型。 $A>]lLo0  
  operator[] gflO0$i  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }XRRM:B|)(  
  operator<<和operator>> ab*O7v  
sUpSXG-W/@  
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。 P8GGN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jgT *=/GH2  
p?x]|`M  
template < typename Left > U6~79Hnt  
struct value_return FUZ`ST+OL  
  { C40W@*6S2  
template < typename T > kS)|oU K  
  struct result_1 TGI`}#  
  { _sF Ad`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *TYOsD**9  
} ; yH.Z%*=xQa  
{\ogw0X  
template < typename T1, typename T2 > P(i E"KH;  
  struct result_2 .a}!!\@  
  { W! GUA<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NzbHg p  
} ; ]?~[!&h  
} ; QVWUm!  
BV]$= e'  
&5 R-bYGW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1f0maN  
3 /LW6W|  
下面我们来剥离functor中的operator() +=(@=PJ6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4_o+gG%HaM  
p.!p6ve){  
return l(t) op r(t) 5} 1qo7;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {EVHkQ+o  
return op l(t) !6`&0eY  
return op l(t1, t2) 7OLchf  
return l(t) op h($Jo  
return l(t1, t2) op J24H}^~na  
return l(t)[r(t)] >RKepV(X7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] opqf)C  
> `+lEob  
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: fx/If  
单目: return f(l(t), r(t)); O\^D 6\ v  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LgA> ,.  
双目: return f(l(t)); #,rP1#?  
return f(l(t1, t2)); !9EbG  
下面就是f的实现,以operator/为例 ". wG~H  
j4Y] 8  
struct meta_divide QHe:  
  { xO;Qr.3PX  
template < typename T1, typename T2 > I9kBe}g3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _)^`+{N<  
  { ^tl&FWF  
  return t1 / t2; v#$}3+KVC  
} *+<H4.W H  
} ; txy'7t  
:w:ql/?X  
这个工作可以让宏来做: ~)]n67Or~  
r8[Ywn <u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YPS,[F'B.  
template < typename T1, typename T2 > \ 3H,>[&d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _O"C`]]  
以后可以直接用 H^8t/h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hVu~[ 'Me  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Y~I6ee,\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |~YhN'OJ  
.;NoKO7)  
+g8uV hC  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 K${CHKFf  
k1M?6TW&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {aWfD XB1  
class unary_op : public Rettype B-aJn8>/  
  { +yIO  
    Left l; 4mF=A$Q_/  
public : LZrkFkiC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3G-f+HN^E  
q<?r5H5  
template < typename T > cUZ^,)8 Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &^@IAjxn  
      { M@O<b-  
      return FuncType::execute(l(t)); D[CEg2$y  
    } Fj0h-7L  
?iNihE  
    template < typename T1, typename T2 > s&Qil07 Vl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >)S'`e4Gu  
      { CiC@Z,ud`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "AMsBvzgo  
    } 5 }F6s  
} ; dG'5: ,n/  
T|lyjX$Q]9  
%dA7`7j  
同样还可以申明一个binary_op HH,G3~EBF  
O,!4 W\s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1dX)l  
class binary_op : public Rettype YM]ZL,8  
  { ;/<J& #2.  
    Left l; }-ysP$  
Right r; n{r _Xa  
public : ppo\cy;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0qMf6  
*`.4M)Ym~  
template < typename T > RVb}R<yU+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7q,M2v;  
      { 'Z(4Wuwb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); LuIs4&[EW  
    }  `jB2'  
p&ml$N9fd  
    template < typename T1, typename T2 > ;R.l?Bg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nH]F$'rtA  
      { dLI`\e<r&[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); eA(c{  
    } 3Q"4-pd  
} ; '^Ce9r}  
r)SwV!b  
kKg%[zXS  
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 ^atBf![  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E-q*u(IW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NP*M#3$[  
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。 3xnu SOdh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )#l,RJ(  
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。。。 sj?7}(s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zn|/h,.  
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) |%~sU,Y\(  
下面是修改过的unary_op kf<5`8  
v/yt C/WH"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W!BIz&SY:-  
class unary_op hup< U+p  
  { W+0VrH 0F  
Left l; Dj9).lgc  
  U:.  
public : *!*J5/ b  
/)` kYD6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &zYo   
%CP:rAd`M.  
template < typename T > IJA WG  
  struct result_1 058+_xX  
  { Bld$<uU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?>W4*8 (  
} ; oZV=vg5Dq  
iPxhDn<B  
template < typename T1, typename T2 > ]' F{uDm[  
  struct result_2 *SX'Or,  
  { -PSI^%TR#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oiq7I@Y`x  
} ; #~r+   
|QvG;{!  
template < typename T1, typename T2 > Tej-mr3P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w-%H\+J  
  { I9`R L Sn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pCQB<6&1N  
} Uk02VuS  
"3*Chc  
template < typename T > K`nI$l7hg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 G?^/nB  
  { _|S>, D'  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,HEx9*E/s  
} #cBt@SEL'  
nL+*-R!R  
} ; \ :8eN}B  
7R mL#f`  
,x?H]a)  
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 Vs~^r>  
好啦,现在才真正完美了。 _be*B+?2t  
现在在picker里面就可以这么添加了: .(,4a<I?%N  
C^S?W=1=w  
template < typename Right > j w)Lofn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6rEt!v #K[  
  { ,uD F#xjl,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hv'~S  
} qwu++9BM  
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。 oAX-Sg-/$  
8x jJ  
*hAeA+:  
6u3DxFiTm  
{}?s0U$5  
十. bind TR,,=3n  
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。 (XJehdB0  
先来分析一下一段例子 p;:tzH\l  
~F*pV*  
$jb0/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U`JzE"ps]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J p.Sow  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?#xNz=V  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Eo\# *Cv*  
我们来写个简单的。 WIXzxI<)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =y8HOT}8  
对于函数对象类的版本: ,~FyC_%*  
>U^AIaW  
template < typename Func > Z9ciS";L  
struct functor_trait bCk_ZA  
  { .s|n}{D_i  
typedef typename Func::result_type result_type; iYA06~ d  
} ; N~ljU;wo-9  
对于无参数函数的版本: a J[VX)"J  
&-+qB >SK>  
template < typename Ret > } 1w[G;$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .9> e r  
  {  r_]wa  
typedef Ret result_type; AqvRzi(Y  
} ; bslv_OxJ  
对于单参数函数的版本: 673v  
5Ga>qIM  
template < typename Ret, typename V1 > }nYm^Yh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > aZ2liR\QE  
  { JiP]F J;  
typedef Ret result_type; 8[,,Kr)-  
} ; #O^H? 3Q3  
对于双参数函数的版本: N7%Jy?-+  
h|dVVCsN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <(?ahO5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >DQl&:-)t  
  { N2;T\xx,  
typedef Ret result_type; 6-gxba  
} ; }f^r@3Cb3  
等等。。。 sU4(ed\gI\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b ^ ly  
ZP*Hx %U  
template < typename Func > TxwZA  
struct func_return ):&A\nb  
  { s>~!r.GC  
template < typename T > y ']>J+b0  
  struct result_1 zrU0YHmt  
  { V8NNIS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =9y'6|>l  
} ; B c*Rn3i@  
[f.[C5f%"'  
template < typename T1, typename T2 > O9A.WSJ >}  
  struct result_2 oj$D3  
  { @pYAqX2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~({aj|Y  
} ; =nA;,9%  
} ; w@X<</`  
}Nl-3I.S^  
'%V ;oJ"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #; E,>0  
DuZ51[3_L  
template < typename Func, typename aPicker > +=|Q'V  
class binder_1 eek5Xm  
  { iF{eGi  
Func fn; Bca\grA  
aPicker pk; h;^h[q1'  
public : 5ts8o&|   
):+n!P  
template < typename T > +J]3)8 y+  
  struct result_1 G#N h)ff  
  { p44d&9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4B<D.i ;}  
} ; b,~4O~z  
hBLJKSv  
template < typename T1, typename T2 > X/];*='Q  
  struct result_2 t=~al8  
  { vy[*xT]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -/B}XN W  
} ; `;*Wt9  
G!8O*4+A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {LbcG^k  
7sC$hm]  
template < typename T > ]H[RY&GY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c*1t<OAS~  
  { R6h(mPYA  
  return fn(pk(t)); @PZ&/F ^  
} vE>J@g2#  
template < typename T1, typename T2 > %^p1ax  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]V<[W,*(5  
  { )T(xQ2&r4  
  return fn(pk(t1, t2)); pTST\0?  
} Jq l#z/z  
} ; 6sRn_y  
Q SW03/_f  
Fm`hFBKW  
一目了然不是么? `]FA} wC  
最后实现bind u!k\W{  
` *&*jdq&i  
3:PBVt=  
template < typename Func, typename aPicker > c;&m}ImLe.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 14]!LgH  
  { ' 6Ybf  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e/r41  
} {e/12q  
Zi|MWaA.f  
2个以上参数的bind可以同理实现。 R."<he ;  
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}SRr,4v  
" nq4!  
十一. phoenix ZK27^oG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *%:p01&+  
%+L:Gm+^g#  
for_each(v.begin(), v.end(), d}EGI  
( 2_x}wB0P  
do_ k v,'9z  
[ al F*L  
  cout << _1 <<   " , " U-QK   
] glH&v8  
.while_( -- _1), Cl7IP<.  
cout << var( " \n " ) _UT>,c;h  
) Op" \i   
); *Y?rls`  
nC$f0r"z  
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: V()s! w  
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 Tsxl4ZK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MBIt)d@Ix  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lE78 Yl]  
T6=c9f?7  
vDV` !JU  
template < typename Cond, typename Actor > k:Da+w_'1  
class do_while $iUK, ?  
  { sTP`xaY  
Cond cd; 3!_y@sWx  
Actor act; `{c %d  
public : a9j f7r1  
template < typename T > Zgkk%3'^'  
  struct result_1 %{!*)V\  
  { eGHxiC  
  typedef int result_type; jutEb@nog  
} ; Z*tB=  
6{B$_Usg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} luACdC  
?x7zYE,6  
template < typename T > ^q-]."W]t~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 12U1DEd>-  
  { i^eU!^KF  
  do Y #E/"x%+  
    { wb~#=6Y  
  act(t); y2;uG2IS_g  
  } ~2@+#1[g8z  
  while (cd(t)); 2a'b}<|[(  
  return   0 ; Azv j(j  
} y!&6"l$K]  
} ; ~~!iDF\  
bW\OKI1  
:*u .=^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). kG@~;*;l  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 KV0M^B|W  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 BF{v0Z0/}k  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ^&F8NEb=2>  
下面就是产生这个functor的类: -L%tiz`_  
`n7*6l<k~4  
_^]2??V  
template < typename Actor > !LB#K?I  
class do_while_actor 8;K'77h  
  { m%hI@'  
Actor act; 21Mr2-#z  
public : luXcr H+w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FC[8kq>Hk  
3]"RaI4Q0  
template < typename Cond > =$xxkc.~G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YaU)66=u  
} ; 7%DA0.g  
CzDJbvv ]  
 #~QkS_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Xy/lsaVskX  
最后,是那个do_ kEiWE|  
zt,pV \|  
EAafi <n  
class do_while_invoker Iow45R~]  
  { 12r]"?@|s  
public : Ot,eAiaX  
template < typename Actor > j0P+<@y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const is`O,Met  
  { PCKgdh},  
  return do_while_actor < Actor > (act); o&WKk5$  
} #$k6OlK-r"  
} do_; S 2vjjS  
2smQD8t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Eci,];S7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VaKBS/y"  
最后来说说怎么处理break和continue <;)qyP  
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。 f-]5ZhM'  
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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