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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K!c "g,S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >YwvM=b"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, y3^<rff3Gc  
mhZ{}~  
9?5'>WO  
b*w@kLLN  
  class filler ?6;9r[ p  
  { W_:3Sj l'  
public : i^9,.$<1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =]k0*\PS  
} ; ]W^F!p~eC  
N?Byp&rqI<  
o gec6u}  
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: 5eP8nn.D  
hXBAs*4DV8  
s&UuB1   
V*X6 <}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OPVF)@"ptM  
k1l\Rywp  
kjVUG >e>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cZB?_[Cp  
tk'1o\@p9b  
$T.u Iq  
N8hiv'3  
二. 战前分析 I$. HG]  
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。 w$Zi'+&*  
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 0wM2v[^YO  
c2Q KI~\x  
q~esxp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ass :  
  /* --------------------------------------------- */ 2a=3->D&  
vector < int *> vp( 10 ); us j:I`>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >Q5et1c  
/* --------------------------------------------- */ ?VUU[h8"v5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B bU%p  
/* --------------------------------------------- */ b`a4SfbQS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @|AHTf!  
  /* --------------------------------------------- */ -BQoNEh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Rcg q7W  
/* --------------------------------------------- */ [{iPosQWj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {)V!wSi  
8DAHaS;  
<v&L90+s\;  
HQtR;[1  
看了之后,我们可以思考一些问题: 63'Rw'g^|2  
1._1, _2是什么? dY=]ES} `  
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。 o#GZ|9IL  
2._1 = 1是在做什么? Qt-7jmZw1  
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。 f4%Z~3P  
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。 Z^tTR]u\$  
*Ubsa9'fS  
Y~E 8z  
三. 动工 `_YXU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <{ZDD]UGs0  
ltQo_k  
i}u,_ }  
(AYzN3 ?D  
template < typename T > #)}K,FDd  
class assignment 7:[u.cd  
  { s#Os?Q?  
T value; s2Z'_r T  
public : #:B14E  
assignment( const T & v) : value(v) {} )RUx  
template < typename T2 > _3Kow{y\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q y4eDv5  
} ; eELLnU{"  
d- X6yRjnj  
4d x4hBd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M Ewa^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |Y-{)5/5}  
$6[%NQp  
91f{qq=#J{  
4{PN9i E  
  class holder O)N$nBnp  
  { ,xSNTOJ  
public : e1<9:h+  
template < typename T > =EJ8J;y_f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |WkWZZ^  
  { V;pR w`  
  return assignment < T > (t); 1tZ7%0R\g]  
} .-Z=Aa>  
} ; ZVX1@p  
B4 k5IS  
*A&A V||q  
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: Z=+Tw!wR>  
@23?II$=@  
  static holder _1; I K9plsd*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Oj=g;iY  
wZUZ"Y}9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #]rfKHW9  
而不用手动写一个函数对象。 G;ihm$Cad  
$~3?nib"j  
O*SJx.  
'G1~ A +  
四. 问题分析 R$Rub/b6  
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。 ;No i H&  
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。 7|@FN7]5NF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K ' ?`'7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _^Z v[P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  2S  
iFOa9!_0n  
五. 问题1:一致性 awU! 3)B  
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?| BT^Im=A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +B '<0  
X :#}E7]j  
struct holder v)j3YhY  
  { H'"=C&D~  
  // 2^X<n{0N)  
  template < typename T > \b;z$P\+*  
T &   operator ()( const T & r) const pP-L{bT  
  { {i<L<Y(3  
  return (T & )r; |4C5;"Pc  
} <YM!K8hu$  
} ; P<CPA7K  
2RU/oqmR  
这样的话assignment也必须相应改动: ~v@.YJoZ4Z  
wzj :PS  
template < typename Left, typename Right > HIq e~Vc  
class assignment FrsXLUY  
  { &c^tJ-s  
Left l; *snY|hF  
Right r; %$<v:eMAs  
public : XI '.L ~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tXCgRU  
template < typename T2 > HGao}@'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } v t_lM  
} ; {,=U]^A  
2Rqpok4  
同时,holder的operator=也需要改动: Ofc u4pi  
/pC60y}O0  
template < typename T > 782 oXyD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |;(>q  
  { gXj3=N(l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j.yh>"de  
} 84lT# ^q  
&s{d r  
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。 U6F7dT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sis1Dh9:  
y&A&d-  
return l(rhs) = r; '5lwlF  
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。 (sW$2a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mKLWz1GZ  
hZ|8mV  
template < typename Tp > % kaV ?j  
class constant_t M_O)w^ '  
  { k5|GN Y6a  
  const Tp t; {t*CSI  
public : $3S`A]xO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {Ia1Wd8n  
template < typename T > Gb4p "3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J'%W_?wZ  
  { z:8ieJ)C  
  return t; x21XzGLY|}  
} GM Y[Gd  
} ; <Zo{D |hW  
n0FzDQt26  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ><C9PS@  
下面就可以修改holder的operator=了 ;> %wf3e  
gSHN,8. `  
template < typename T > RNopx3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ' ,1[rWyc  
  { _4 YT2k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qoa&]]  
} uvRX{q 4  
Eb8~i_B-  
同时也要修改assignment的operator() 1XpqnyL&  
ub2B!6f a  
template < typename T2 > JkEITuTth  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sD9OV6^{?K  
现在代码看起来就很一致了。 g^{a;=  
)m I i.  
六. 问题2:链式操作 ,va2:V  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~uG/F?= Q:  
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。 q#F+^)DD [  
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。 hT% >)71  
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。 ~wu\j][2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QJ%N80  
xJin %:O  
template < typename T > <r)5jf  
struct result_1 Zul@aS !  
  { fjMmlp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xP 7mP+D  
} ; N"7BV  
(_Th4'(@Y  
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: M}`T-"qf  
%Q=rm!Syv  
template < typename T > ]l"9B'XR  
struct   ref SB:z[kfz|  
  { )K]<\Q[  
typedef T & reference; Rl (+TE  
} ; /2cn`dR,  
template < typename T > wauM|/KG  
struct   ref < T &> D|2lBU  
  { "$3~):o  
typedef T & reference; B}@CtVWFz  
} ; Lie= DD  
`,Fc271`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /Ri-iC >  
6%V#_]  
template < typename T > ~ymSsoD^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const J&L#^f*d  
  { 55Xfu/hQ  
  return l(t) = r(t); Xif>ZL?aXb  
} #dFE}!"#`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 p::`1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CQA^"Ll  
QrLXAK\5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 pS8`OBenA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @>F`;'_*z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !>fi3#Fi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [7l5p(=  
最后的布局是: N_p^DP   
                Add 8\bZ?n#dn  
              /   \ N.vkM`Z  
            Divide   5 A{wk$`vH  
            /   \ >+%p }l:<\  
          _1     3 WV;[vg]  
似乎一切都解决了?不。 sUZ2A1J}  
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。 XUK%O8N#9  
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。 XcKyrh;i  
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: G{.A5{  
Hiih$O+  
template < typename Right > 9LUk[V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +WvW#wpH  
Right & rt) const GPAz#0p  
  { ig'4DmNC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JY9hD;`6y  
} 1#x@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lgC^32y  
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。 n*hRlL  
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。 7H. HiyppW  
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。 6W'2w?qj?4  
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。 CWkAc5  
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? 9abn6S(XpJ  
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: LufZ,  
OQ _wsAA  
template < class Action > $KmE9Se6,  
class picker : public Action nz`"f,  
  { D[(T--LLT  
public : nN(Q}bF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;z o?o t/  
  // all the operator overloaded ,-.=]r/s  
} ; [[Usrbf  
9!wm`'G8  
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。 ,]=Qg n  
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: aT=V/Xh}d  
ScC!?rTW~7  
template < typename Right > {ZgycMS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4OdK@+-8U  
  { Ot3+<{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Of{'A  
} w&}UgtEm  
kN* \yH|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mh~n#bah  
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。 cx4'rK.  
1F?ylZ|~  
template < typename T >   struct picker_maker 8;P_KRaE  
  { uzLIllVX*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W97 &[([  
} ; r<.*:]L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =_d-MJy~6  
  { C5oIl_t  
typedef picker < T > result; 0Y\7A  
} ; =Y5*J#  
.w)T2(  
下面总的结构就有了: Jm}zit:o  
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。 CYC6:g|)  
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。 Ox f,2r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h_h6@/1l  
至此链式操作完美实现。 0"M0tA#  
e7gWz~  
b"z9Dpv  
七. 问题3 %suXp,j  
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。 .g6(07TyV  
2n5{H fpY  
template < typename T1, typename T2 > :6Sb3w5h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a<{+ J U5  
  { kx3]A"]>'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f%Bmx{Ttq  
} Hy1f,D  
L QP4#7  
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: |h%fi-a:  
cx(b5Z  
template < typename T1, typename T2 > 0)3*E)g{  
struct result_2 agW#"9]WM  
  { UkBr4{+aE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;hp?wb  
} ; ppM^&6x^  
'^.}5be&  
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? \) T4NN  
这个差事就留给了holder自己。 } g[(h=Qi  
    NYZI;P1DA  
8fs::}0  
template < int Order > %+Khj@aX  
class holder; 4U1"F 7'  
template <> {piZm12q?  
class holder < 1 > u<{uUui}$v  
  { b."1p7'  
public : We,~P\g  
template < typename T > j!<RY>u  
  struct result_1 ^aO\WKkA  
  { IK^jzx   
  typedef T & result; TJp0^&Q  
} ; >|So`C3:e  
template < typename T1, typename T2 >  ~WG#Zci-  
  struct result_2 p![CH  
  { Y+I`XeY  
  typedef T1 & result; e#$ZOK)`  
} ; L1E\^)  
template < typename T > s"\o6r ,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S}cm.,/w  
  { APR%ZpG  
  return (T & )r; 6?c(ueiL[  
} I~>L4~g)  
template < typename T1, typename T2 > h47l;`kD-#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #0j,1NpL  
  { ROHr%'owgL  
  return (T1 & )r1; ,4%'~8'3  
} yjP;o`z%  
} ; i bwnK?ZA  
Ka\%kB>*`  
template <> SggS8$a`  
class holder < 2 > fX2PteA0qX  
  { S?_ ;$Cn  
public : 3QrYH @7zx  
template < typename T > X pd^^  
  struct result_1 Ng3MfbFG  
  { UN}jpu<h  
  typedef T & result; xdH*[  
} ; ]OOL4=b  
template < typename T1, typename T2 > 0oi =}lV  
  struct result_2 \'40u|f  
  { K}U}h>N  
  typedef T2 & result; bh1WD_  
} ; W@x UR-}51  
template < typename T > z_p/.kQ'5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *tda_B 2  
  { }]H_|V*f  
  return (T & )r; 'L2M  W  
} }$ Am;%?p  
template < typename T1, typename T2 > :d<;h:^_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 217KJ~)'  
  { \5_7!.  
  return (T2 & )r2; &@xixbg  
} U/oncC5  
} ; 4yH=dl4=44  
FPu"/4v&  
=,~h]_\_  
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> >。 :,=no>mMx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: v&B*InR?+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l*]*.?m/5  
GiN\nu<!  
return l(i, j) = r(i, j); ccJ@jpXI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #U NTD4   
TK;*:K8oe  
  return ( int & )i; T }X#I'Z  
  return ( int & )j; +M6qbIO  
最后执行i = j; 8eSIY17  
可见,参数被正确的选择了。 @hiwq 7[j  
<;.Zms${@  
N}>XBZy  
mlY0G w_e  
8_K22]c5  
八. 中期总结 Q+[e)YO)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: XX,iT~+-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2hRaYX,g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 EIwTx:{F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V>j6Juh  
Yo c N@s  
J8$G-~MeJ  
DLkNL?a  
$@t-Oor;  
31y=Ar""  
九. 简化 ubIGs| p2c  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Ak$gh b  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V$+xJ  m  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: z.:{   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 JI}(R4uV  
  +-*/&|^等 Wr7^  
2. 返回引用。 a'ViyTBo  
  =,各种复合赋值等 F t%f"Z  
3. 返回固定类型。 !p1OBS|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Gv}*T w$  
4. 原样返回。 Pt?]JJxl-  
  operator, DEaO= p|  
5. 返回解引用的类型。 *lg1iP{]  
  operator*(单目) Zg|z\VR  
6. 返回地址。 Z^>[{|lIA  
  operator&(单目) m u(HNj  
7. 下表访问返回类型。 %lchz /  
  operator[] W 0Q-&4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X|H%jdta  
  operator<<和operator>> su(y*187A  
0 iW]#O/  
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。 &eT)c<yhyK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d+%1q  
hNXPm~OK\  
template < typename Left > YZf<S:  
struct value_return 1<^"OjQ  
  { /J8AnA1  
template < typename T > 86~HkHliv  
  struct result_1 /!UuGm   
  { phUno2fH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0yXUVKq3  
} ; Z bxd,|<|  
7Rj!vj/  
template < typename T1, typename T2 > ,*r"cmz  
  struct result_2 tq?lF$mM:  
  { BSG_),AH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \0Zm3[  
} ; *L/_ v  
} ; YcGSZ0vQ  
LGPy>,!  
{SW104nb&#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |,5b[Y"Dt  
4-=>># P  
下面我们来剥离functor中的operator() \w^iSK-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t-lWvxXe  
%$I\\q q>{  
return l(t) op r(t) dx[<@f2c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (hd^  
return op l(t) q~r )B}  
return op l(t1, t2) \CB{Ut+s  
return l(t) op LS4c|Dv  
return l(t1, t2) op oDx*}[/  
return l(t)[r(t)] +GgWd=X.Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ji`N1e,l  
g||{Qmr=1  
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: SMk{159q&  
单目: return f(l(t), r(t)); ?b:J6(-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {Zjnf6d]  
双目: return f(l(t)); |v}"UW(y  
return f(l(t1, t2)); ,m!j2H}8  
下面就是f的实现,以operator/为例 R* E/E  
H]Q Z4(  
struct meta_divide 9IMtqL&  
  { 0kpRvdEr-  
template < typename T1, typename T2 > ?)7uwJsH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RP7e)?5$s  
  { /+P 4cHv]F  
  return t1 / t2; @h X  
} vyERt^z  
} ; d37l/I  
T%KZV/  
这个工作可以让宏来做: %]>c4"H  
WhSQ>h!@s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0X`Qt[  
template < typename T1, typename T2 > \ ss%ahs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7s,IT8ii  
以后可以直接用 t'_Hp},  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z~~{!C+G  
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 DL|,:2`  
(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。。。) 9]VUQl9gh  
> z h  
A"\kdxC  
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 4t|g G`QW7  
j.sxyW?3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $/5Jc[Ow  
class unary_op : public Rettype W cPDPu~/  
  { cG,B;kMjo  
    Left l; 1s=M3m&H  
public : K/+5$SjF  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K&9|0xt  
*ZKI02M  
template < typename T > rv&(yA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S$+vRX7  
      { ,4jkTQ*@2  
      return FuncType::execute(l(t)); wZh&w<l'  
    } @xm O\  
['sj'3cW-  
    template < typename T1, typename T2 > (X,Ua+{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const za1MSR  
      { *|Q'?ty(x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e4yd n  
    } .rD@Q{e50  
} ; jB:$+k|~.  
*&+e2itmp  
5iz]3]}%  
同样还可以申明一个binary_op IBcCbNs!  
~{0:`)2FQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kUmrJBh$  
class binary_op : public Rettype \^iJv ~d  
  { E08FUAth]#  
    Left l; "'4R _R  
Right r; X~sl5?  
public : ,_r"=>?@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dZIAotHN:  
H`njKKdR  
template < typename T > 7UejK r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m(s(2wq"f  
      { 75r>~@)*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  VljAAt  
    } Ha@'%<gFe  
sk\U[#ohH  
    template < typename T1, typename T2 > 1%]| O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1LZ?!Lw  
      { (#BkL:dg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .|JJyjRA+  
    } v98=#k!F  
} ;  Mhm3u  
}\:3}'S.$  
xKWqDt  
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 2xhwi.u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Sf B+;i'D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Yew n  
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。 }7RR",w  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =\B{)z7@6D  
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。。。 9 #TzW9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sNc(aGvy  
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) 9AD`,]b  
下面是修改过的unary_op C~ t?<  
am{f<v,EI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^I~2t|}  
class unary_op |Up+Kc:z/n  
  { 7"2L|fG  
Left l; 8B JxD<  
  J_C<Erx[O  
public : (8TB*BhQ_  
53J!iNnXT6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WW{5[;LYiB  
:.'<ndM  
template < typename T > O%H_._#N`  
  struct result_1 l9lBhltOH  
  { 1"?KQU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; x9Fga_  
} ; g34<0%6jd  
K]Q#B|_T  
template < typename T1, typename T2 > PEac0rSW  
  struct result_2 ];Z)=y,vM  
  { <gF=$u|}3[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P9p:x6  
} ; J0*hJ-/u  
iZ<^p1i  
template < typename T1, typename T2 > "CLoM\M)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ym9Z:2g  
  { Ve*NM|jg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E0!}~Z)  
} vH%AXz IA  
<vJPKQ`=:  
template < typename T > K*&M:u6E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Py$Q]s?\1  
  { {YC!pDG  
  return OpClass::execute(lt(t)); Ehi)n)HhG"  
} k{;"Aj:iL  
&PVos|G  
} ; 7yD=~l\Bbs  
M$~3`n*^  
FRd!UqMXY  
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 @wy|l)%  
好啦,现在才真正完美了。 P?p>'avP  
现在在picker里面就可以这么添加了: u~[HC)4(0  
_BO:~x  
template < typename Right > LSQWveZz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^u&oS1U  
  { oW(lQ'"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #no~g( !o  
} Zt4g G KG  
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。 g@wF2=  
qYR $5  
>J[Bf9)>  
|I-;CoAg  
8@]*X,umc  
十. bind W^npzgDCo  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .) uUpY%K^  
先来分析一下一段例子 B4yU}v  
|z\5Ik!fF]  
|x@)%QeC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7[h_"@_A7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 XK??5'&{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &[:MTK?x!  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ;Pf |\q  
我们来写个简单的。 [ -"o5!0<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gNF8&T  
对于函数对象类的版本: &IsQgS7R  
=M'M/vKD  
template < typename Func > PLU8:H@X  
struct functor_trait +^ a9i5  
  { bP\0S@1YL  
typedef typename Func::result_type result_type; A]ZCQ49  
} ; QA>(}u\+  
对于无参数函数的版本: D X GClH  
VN[C%C  
template < typename Ret > ,Tc3koi  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5OeTOI()&5  
  { Lh3>xZy"-z  
typedef Ret result_type; E .^5N~.  
} ; f2Zi.?``H  
对于单参数函数的版本: CT,caa  
DP\s-JpI[  
template < typename Ret, typename V1 > ' QGacV   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B?A c  
  { KwK[)Cvv  
typedef Ret result_type; ?PVJeFH  
} ; g?N~mca$  
对于双参数函数的版本:  N1,=5P$  
bHVAa#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (uW/t1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )*#Pp )Q  
  { H,,-;tN?  
typedef Ret result_type; u$ [R>l9  
} ; +13h *  
等等。。。 MJNY#v3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d]1%/$v^  
:K.%^ag=j  
template < typename Func >  R}Pw#*B  
struct func_return io :g ]g  
  { zvjVM"=G  
template < typename T > 0q'd }DW  
  struct result_1 *uHL'Pe;m  
  { uo0g51%9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =OfU#i"c  
} ; -YM#.lQ  
3 i<,#FaL  
template < typename T1, typename T2 > ?xEQ'(UBQ  
  struct result_2 #p& &w1  
  { !Ic;;<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?_mcg8A@@*  
} ; (ii6w d< *  
} ; x ,$N!X  
@(>XSTh9  
! `5[(lm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pRI<L'  
@P=St\;VP  
template < typename Func, typename aPicker > @sQ^6FK0G  
class binder_1 +Qy*s1fit  
  { 272j$T  
Func fn; C yg e  
aPicker pk; m|q?gX9R  
public : +./c=o/v  
XMhDx  
template < typename T > Y[%1?CREP  
  struct result_1 HScj  
  { ] jbQou@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GMmz`O XN  
} ; g8^\|  
W>C!V  
template < typename T1, typename T2 > tP; &$y.8  
  struct result_2 yM dEH-?/  
  { d:/8P985  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W: Rs 0O  
} ; yXU-@~  
(vte8uQe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bqug o  
!0ly1T 9  
template < typename T > TDI8L\rr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TU ]Ed*'&  
  { m"Y;GzqQl  
  return fn(pk(t)); xml@]N*D#E  
} &`>[4D*  
template < typename T1, typename T2 > kPwgayz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z;1y7W!v  
  { =Y`P}vI]w%  
  return fn(pk(t1, t2)); |8I #`  
} 8r '  
} ; ^NJ]~h{n$  
2 qRX A  
Y" 9 o  
一目了然不是么? 1*S5:7Tb  
最后实现bind p:M#F:  
lB!`,>"c  
vW4~\]  
template < typename Func, typename aPicker > -r/G)Rs  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RZ)sCR  
  { B5J!&suX  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mhnjY K9  
} PfX{n5yBW8  
hW*2Le!I  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [% chN /  
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。 }Ictnb  
"=4`RM  
十一. phoenix `-zdjc d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *]2LN$  
$>E\3npV  
for_each(v.begin(), v.end(), "bZV<;y6  
( d q=>-^o  
do_ l@` D;m  
[ MWf]U  
  cout << _1 <<   " , " kN uDoo]z  
] +3.Ik,Z}zq  
.while_( -- _1), $iQ>c6  
cout << var( " \n " ) x_1JQDE  
) }*Qd]\fy  
); 51yI W*  
2}j2Bhc  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ={' "ATX(U  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^_4TDC~h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '^'4C'J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C("PCD   
uY0V!W  
CG'NC\x5  
template < typename Cond, typename Actor > &{QB}r  
class do_while &SS"A*xg  
  {  ToNi<~  
Cond cd; 8?] :>  
Actor act; `}o4&$  
public : !mFo:nQ)}  
template < typename T > f uojf+i  
  struct result_1 ;SQ<^"eK  
  { Wd4fIegk  
  typedef int result_type; *Yv"lB8  
} ; Mq) n=M  
}C>Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1"46O Cu{  
9dA(f~  
template < typename T > .lu:S;JSnS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q0WW^jwQ  
  { =/=x"q+X  
  do Ab7hW(/  
    { / uI/8>p(  
  act(t); oR}ir  
  } y8: 0VZox  
  while (cd(t)); Okk[}G)  
  return   0 ; |)6(_7e9  
} Pg[zRRf<  
} ; QiWv  
':# ?YQ}2  
%sC,;^wla'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bGRI^ [8#+  
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。 TRz~rW k  
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。 UCYhaD@sP  
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。 z.1 6%@R  
下面就是产生这个functor的类: H%7V)"  
)hk=wu6  
b{)('C$  
template < typename Actor > i]GBu  
class do_while_actor hM E|=\  
  { :b>Z|7g?  
Actor act; BEvSX|M>x  
public : )DMu`cD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )ufHk  
DGY#pnCu  
template < typename Cond > yb/< 7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; W9 y8dw.  
} ; YN] w_=  
}7hpx!s,  
]SrKe-*:U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [e)81yZG>  
最后,是那个do_ :w_F<2d0 0  
80$P35Q"  
]Oc :x  
class do_while_invoker $o\p["DP  
  { iM2 EEC  
public : fEs957$  
template < typename Actor > `'Ta=kd3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wI>JOV7  
  { L:YsAv  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1 hZM))  
} c Yx=8~-  
} do_; +WPi}  
V.WfP*~NJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /6{`6(p  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <6/XE@"   
最后来说说怎么处理break和continue q<>2}[W  
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。 UEo,:zeN[  
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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