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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda B3yTN6-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jc3Q3Th/zn  
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, pcIS}+L  
}x#e.}hf&  
JS03B Itt  
?}KD<R  
  class filler J>M9t%f@  
  { fJNK@F  
public : leF!Uog  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %INkuNa8\  
} ; hKg +A  
IPn!iv)  
r?~_^  
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: J3'q.Pc  
UFZOu%Y  
"1\GU1x  
-k:x e:$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Xn~\Vb  
rosD)]I7  
'pUJREb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xxg/vaQt=s  
o/&K>]8M  
EXbZ9 o*  
Txl|F\nK`  
二. 战前分析 ;Y8>?  
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。 #I MaN%  
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 \)6AzCq  
[CI0N I6F  
tZx}/&m-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); amExZ/  
  /* --------------------------------------------- */ s;l"'6:_  
vector < int *> vp( 10 ); p7{H "AC  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0)zJG |  
/* --------------------------------------------- */ O46v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0s Jp,4Vv  
/* --------------------------------------------- */ _KtV`bF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); V^!^wLLi  
  /* --------------------------------------------- */ [jCYj0Qf8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;K7kBp\d  
/* --------------------------------------------- */ ue?3;BF 5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a >-qHX-l  
0t(c84o5  
]1zud  
#l`\'0`.  
看了之后,我们可以思考一些问题: @*|UyK.   
1._1, _2是什么? ]a.^F  
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。 ;"#yHP`  
2._1 = 1是在做什么? 2~QJ]qo=  
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。 db_}][;.c  
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。 Y~!A"$   
+*`kJ)uP  
K;Hgq4  
三. 动工 1R yE8DdP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gH,Pz  
h 2JmRO  
xCWS  
4i&Rd1#0dI  
template < typename T > 8mLW^R:`  
class assignment $0OOH4  
  { *ZLisq-f  
T value; T*8 S7l  
public : KJ S-{ed  
assignment( const T & v) : value(v) {} gMZ+kP`  
template < typename T2 > a[z$ae7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LXJ;8uW2y  
} ; \Wg_ gA  
qQ3pe:n?  
H2Z e\c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 GL-b})yy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,uNJz-B8  
dIh+h|:  
0WKS  
4^YE*6z  
  class holder <}'=@a  
  { L<iRqayn  
public : ;!=i|"P G  
template < typename T > mN.[bz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const yZm=#.f  
  { 5}w   
  return assignment < T > (t); -I6t ^$HA  
} Og@{6>  
} ; $`%Om WW{  
3O Ks?i3A  
]jiVe_ OS<  
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: Zo^]y'  
h 6?Z  
  static holder _1; D:IG;Rsc  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M=&,+#z<V  
f)a0!U 44  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KZ#\ >  
而不用手动写一个函数对象。 @-xvdntx  
AOKC1iD%Y  
 \G)F*  
9iM%kY#)W  
四. 问题分析 S3WUccv  
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。 .,#H]?Wil  
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。 j`$$BVZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7Nk|9t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $)X8'1%6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KUm?gFh  
P7Qel,  
五. 问题1:一致性 ]e7?l/N[  
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?| @^.W|Zh[&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VlL%dN; 0  
 QX<x2U  
struct holder [.Kp/,JY  
  { ^Mc9MZ)  
  // |</)6r  
  template < typename T > (C).Vj~  
T &   operator ()( const T & r) const W\w#}kY  
  { 4*E5@{D  
  return (T & )r; fn5-Tnsq*  
} q TN)2G  
} ; Su? cC/  
I_->vC|>  
这样的话assignment也必须相应改动: ?Y S 3)  
SA=>9L,2  
template < typename Left, typename Right > M3|G^q:l  
class assignment dkCU U  
  { '6>*J  
Left l; ) < U9  
Right r; <Up ?w/9  
public : kmt1vV.9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bJD$!*r\%!  
template < typename T2 > ysp`(n=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ey4.Hj#T  
} ; NIbK3`1  
y35~bz^2  
同时,holder的operator=也需要改动: a@q c?  
>{:hadUH  
template < typename T > dY~z6bT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const p)?6#~9$  
  { EEL3~H{(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S7PWP< 9  
} sO 6=w%l^  
yrfV&C%=n  
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。 r@Jy*2[-Jq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Yb/*2iWX  
nQ_{IO8/6W  
return l(rhs) = r; ~ ) w4Tq  
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。 i 61k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4:N*C7 P  
c-Yd> 4+ 1  
template < typename Tp > #eJ<fU6Da  
class constant_t V(DY!f_%  
  { j4!O,.!T  
  const Tp t; {)!>e  
public :  fCJjFL:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [?KGLUmTAI  
template < typename T > 5~:/%+F0=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B,w ZI4oi*  
  { Ox-eB  
  return t; emnT;kJ>  
} Pn[oo_)s  
} ; .#|?-5q/iN  
Q!U}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }$L63;/H  
下面就可以修改holder的operator=了 }(ORh2Ri  
"z3rH~q72  
template < typename T > NId.TaXh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5h6o}  
  { h3k>WNT7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a6e{bAuq  
} Q-gVg%'7  
m Jk\$/Kh  
同时也要修改assignment的operator() )(-;H|]?  
gC/ e]7FNr  
template < typename T2 > Uza '%R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :Z6j5V;s  
现在代码看起来就很一致了。 TSsZzsdr2  
%KT}Map  
六. 问题2:链式操作 c:9n8skE7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Dpw*m.f  
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。 c AEvv[  
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。 .\^0RyJE  
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。 Hy[: _E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M %!;5  
D5?8`U m=  
template < typename T > n%J=!z3  
struct result_1 0x!&>  
  { @&O4a2+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HRDpFMA/~  
} ; p .=9[`  
wLXJ?iy3  
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: U"p</Q  
V\<2oG  
template < typename T > sEdz`F  
struct   ref vb6EO[e% I  
  { F1L[3D^-  
typedef T & reference; !!^z6jpvn  
} ; 4Qf sxg  
template < typename T > t n5  
struct   ref < T &> o" ,8   
  { d)Yl D]I  
typedef T & reference; 3 J04 $cD  
} ; }:ZA)  
7 D#y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K -rR)-rI  
ls]N&!/hq  
template < typename T > V<0iYi;4=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CPP~,E_  
  { ?";SUku  
  return l(t) = r(t); UlE%\L0GD&  
} 3Hom0g,V4  
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。 w#9Kt W,tt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =L" 0]4K  
PFh ^Z L  
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 /^BC Qaj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: f`uRC-B/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z,38eQpM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0d9z8y  
最后的布局是: 'Be'!9K*d  
                Add P#~B @d  
              /   \ Vi8A4  
            Divide   5 :/;/mHG]  
            /   \ EE!}$qOR  
          _1     3 [!A[oK9i C  
似乎一切都解决了?不。 :-k|jt  
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。 `R[ZY!=+  
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。 .Q*X5Fc  
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: [s {!  
St-uE |8  
template < typename Right > Y$r78h=4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WVy'f|3;  
Right & rt) const ~hLan&T  
  { @dDeOnF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pFd8p@m_2  
} "n!yK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;"wCBuXcu  
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。 i/ilG 3m>  
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。 _6ZjF>f  
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。 LmF,en5  
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。 \beO5]KS<  
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? C8}:z\A_@Z  
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: !LI<%P)  
~9dpB>+  
template < class Action > L8QWEFB|  
class picker : public Action .gRj^pu   
  { _8VP'S=  
public : smQ^(S^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ic#xz;elM  
  // all the operator overloaded JQ&t"`\k  
} ; 2d ! '9mA  
i<m(neX[H  
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。 Pd*[i7zhC  
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: I0)`tQ +  
w )R5P[b  
template < typename Right > JbMTULA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $1an#~  
  { ~?Q sr  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9oWU]A\k>  
} 9)q3cjP{<  
5AYOM=O]t  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Wy}I"q[~So  
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。 <\aeC2~M  
=Ph8&l7~sp  
template < typename T >   struct picker_maker ut{T:kT  
  { XIHN6aQ{X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _!\d?]Ya  
} ; +2~k Hrv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (\9`$   
  { e#(Ck{e  
typedef picker < T > result; X W)TI  
} ; Kx__&a  
&XP(D5lf`B  
下面总的结构就有了: Bh>L"'.2  
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。 %@/^UE:  
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。 J-F".6i5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G6sK3K  
至此链式操作完美实现。 XIeLu"TSL  
~Iu!B Y  
^:eZpQ [,  
七. 问题3 ;;Q^/rkC  
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。 <uH8Fivb  
`FP?9R6Y  
template < typename T1, typename T2 > WNjwv/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mPV<a&U  
  { kSQ8kU_w+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rH+OXGoB  
} c7Z4u|G  
Zp_(vOc  
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: d2 ^}ooE  
3^ Yc%  
template < typename T1, typename T2 > IV QH p  
struct result_2 U2oCSo5:3N  
  { Ykbg5Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u2V-V#jS  
} ; *2'8d8>R%]  
K"}fD;3  
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? t8Zo9q>  
这个差事就留给了holder自己。 ^NW[)Dq1<  
    %\As  
7io["zW  
template < int Order > yzA05npTl  
class holder; m7 =$*1k  
template <> GP|=4T}Bf  
class holder < 1 > R$awgSE  
  { IP~!E_e}\  
public : ^4y]7 p  
template < typename T > =8kmFXo  
  struct result_1 US6_5>/  
  { 092t6D}  
  typedef T & result;  R$a<=  
} ; \INH[X#>  
template < typename T1, typename T2 > )*|/5wW1  
  struct result_2 P:qmg"i@3  
  { !*IMWm>  
  typedef T1 & result; ~}/Dl#9R!  
} ; G7-BeA8  
template < typename T > I$Nh|eM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o_b[*  
  { c PGlT"  
  return (T & )r; |m19fg3u  
} "cH RGJG#  
template < typename T1, typename T2 > <P9fNBGa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y4T")  
  { e _vsiT  
  return (T1 & )r1; %B3~t>  
} [}X|&`'i  
} ; ?mQ^"9^XS  
&v\F ah U  
template <> eE;tiX/  
class holder < 2 > -wl j;U  
  { 0ju1>.p  
public : q!c(~UVw  
template < typename T > <t%gl5}|  
  struct result_1 wN 2+3LY{  
  { (z?HyxRT  
  typedef T & result; ]' mbHkn68  
} ; \ /-c)  
template < typename T1, typename T2 > .J#'k+>  
  struct result_2 OI R5QH  
  { ]n ?x tI  
  typedef T2 & result;  w-jElV  
} ; 0MQ= Rt  
template < typename T > #F*|@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K,f:X g!:  
  { mp|pz%U  
  return (T & )r; -@uFRQ t  
} b^Hr zn  
template < typename T1, typename T2 >  idmU.`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ? @V R%z  
  { fS]& ?$q  
  return (T2 & )r2; -H1=N  
} f49kf**  
} ; NGra/s,9 |  
J=V  
HN47/]"*  
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> >。 WxdQ^#AE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I8*VM3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \?bV\/GBR  
Pms@!yce  
return l(i, j) = r(i, j); ^<]'?4m]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [^>XR BSm  
a"~o'W7  
  return ( int & )i; ^Fk;t  
  return ( int & )j; L aTcBcI  
最后执行i = j; V>$( N/1  
可见,参数被正确的选择了。 ,,3lH-C  
:WhJDx`j  
.^YxhUH,G  
:I"CQ C[Z  
P -m_],  
八. 中期总结 ]A4=/6`g?b  
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: Tw~R-SiS`s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 570Xk\R@M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~{x1/eH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3F9V,zWtTi  
gv!8' DKn  
On C)f  
01bCP  
2Gyq40  
C*`WMP*  
九. 简化 6(|mdk`i  
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。 N#w5}It  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %V_ XY+o  
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: , c.^"5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +sNS  
  +-*/&|^等 YMGy-]!o  
2. 返回引用。 o$_0Qs$  
  =,各种复合赋值等 ! FcGa  
3. 返回固定类型。 1=VyD<dNG6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,f03TBD}  
4. 原样返回。 OM'iJB6=  
  operator, 8jK=A2pTa  
5. 返回解引用的类型。 ET*A0rt  
  operator*(单目) ]l7W5$26 @  
6. 返回地址。 #%,X),%-  
  operator&(单目)  ^`H'LD  
7. 下表访问返回类型。 $e^"Inhtqp  
  operator[] [o^$WL?c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o Rfb4+H&  
  operator<<和operator>> O[X*F2LC4  
g 2Fg  
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。 s5,@=(,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: DJ ru|2  
'CBwE&AL  
template < typename Left > wGHft`Z  
struct value_return +U fw  
  { 3s\UU2yr  
template < typename T > ] 0i[=  
  struct result_1 L03I:IJ  
  { %<i sdvF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b:1B >  
} ; 5nPvEN/  
kHg|!  
template < typename T1, typename T2 > H4Bt.5O*  
  struct result_2 & -/J~b)"  
  { TtJX(N~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; He_O+[sc  
} ; H UJqB0D ?  
} ; "jZZ>\  
a-5UG#o  
at>_EiS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T*p7[}#  
$.,PteYK  
下面我们来剥离functor中的operator() j;$f[@0o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,~L*N*ML  
zU5@~J  
return l(t) op r(t) ^C gg1e1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  ZllmaI  
return op l(t) o HK   
return op l(t1, t2) 3qV^RW&  
return l(t) op ]H`wE_2tu  
return l(t1, t2) op `(W"wC   
return l(t)[r(t)] F"Dr(V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RXRbW%b  
9FEhl~&  
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: ZfM]A)  
单目: return f(l(t), r(t)); e.\>GwM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2d[tcn$;h]  
双目: return f(l(t)); _ $PeFE2  
return f(l(t1, t2)); 5N9Cd[4  
下面就是f的实现,以operator/为例 `JIp$  
9G6)ja?W  
struct meta_divide 33` bKKO}  
  { e`Yj}i*bx]  
template < typename T1, typename T2 > h!B{7J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -O} )Y>=}  
  { $GoS?\G  
  return t1 / t2; j ,rc9  
} 8;M,l2pmR{  
} ; \ ZnA%hC  
`=Mk6$%Cs  
这个工作可以让宏来做: 5|0}bv O  
n3e,vP? R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $#^3>u  
template < typename T1, typename T2 > \ e {6wFN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _d!sSyk`  
以后可以直接用 5?3v;B6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E2Sj IR}  
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 [w](x  
(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。。。) 2<7pe@c98  
W{Qb*{9  
l(Y32]Z   
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 2tU3p<[  
S5|7D[*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4#t'1tzu#  
class unary_op : public Rettype &"u(0q  
  { 7Kym|Zg  
    Left l; 7$7|~k  
public : 2NFk#_9e~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U["<f`z4\  
W3l[a^1d  
template < typename T > nA Nl9;G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fe\'N4  
      { ^uo,LTq+  
      return FuncType::execute(l(t)); J^t0M\  
    } 52^3N>X4X  
u!xgLf'`  
    template < typename T1, typename T2 > H28-;>'`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M5[#YG'FlQ  
      { qY&(O`?m&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); tzl,r"k3  
    } i K@RQi  
} ; %B&O+~  
4FneP i~i  
DKo6lP`  
同样还可以申明一个binary_op qV=O;  
)~P<ruk>,C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,!SbH  
class binary_op : public Rettype ;8VZsh  
  { `?:{aOI  
    Left l; /&?ei*z  
Right r; va~:Ivl-)  
public : 7|Vpk&.>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @"cnPLh&  
r<]^.]3zj  
template < typename T > Y&VypZ"G>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~+6#4<M.~  
      { C&q}&=3r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R||$Wi[$  
    } [L7S`Z  
b`wT*&  
    template < typename T1, typename T2 > 2!f'l'}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bil>;&h  
      { 7ey|~u2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (3 ,7  
    } 57 Vn-  
} ; 9U9ghWH8  
h1)+QLI  
aorL,l  
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 AB!({EIi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T5@t_D>8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +=`w  
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。 {3Gj rE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yokZ>+jb  
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。。。 \#h=pz+jb  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Jx3a7CpX  
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) 7DW-brd   
下面是修改过的unary_op )W@  
PHsM)V+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > NFU=PS$  
class unary_op ^[HX#JJ~  
  { |bRi bB  
Left l; ZZL%5{ w_  
  Y\H4.$V  
public : xAsy07J?  
"| oW6@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (yu0iXZY  
}Ny~.EV5^  
template < typename T > I1ibrn  
  struct result_1 yC }x6xG  
  { g2lv4Tiq-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )P/~{Ci:T&  
} ; lr,i5n{6  
? !34qh  
template < typename T1, typename T2 > +c'I7bBr  
  struct result_2 Mf:x9#  
  { F fzY3r+   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wRWKem=  
} ; |?fc]dl1]  
KueI*\ p  
template < typename T1, typename T2 > iow8H' F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =66,$~g{  
  { w68VOymD/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v2#qs*sW8  
} ku5g`ho  
X<"#=u(  
template < typename T > qmpU{f s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :;x#qtv~Iz  
  { 9e 1KH'  
  return OpClass::execute(lt(t)); K)oN^  
} A`1/g{Ha  
\?\q0o<V$  
} ; ffQ&1T<  
H Lt;1:b  
)ULxB'Dm  
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 %hzNkyD)Y  
好啦,现在才真正完美了。 *!(?=9[  
现在在picker里面就可以这么添加了: p4zV<qZ>e  
q->46{s|  
template < typename Right > fI(H :N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qoD M!~  
  { W/R-~C e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Yc'7F7.<6  
} 785Y*.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。 g>R md[!/  
K>$od^f%c  
KK*"s^ L  
4a~9?}V:  
V/!8q`lYNJ  
十. bind mk~Lkwl  
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。 !*xQPanL  
先来分析一下一段例子 Ts:pk  
WS0RvBvb  
Wm ?RB0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} BPKeG0F7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ex2*oqAdX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ih95&HsdC  
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。 c~Hq.K$d  
我们来写个简单的。 (iiyptJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h^0!I TL^  
对于函数对象类的版本: {4{ACp  
dDk<J;~jGJ  
template < typename Func > #6JCm!s  
struct functor_trait 7QRtNYo#\  
  { {ByT,92  
typedef typename Func::result_type result_type; VL<)d-  
} ; IV:Knh+ ?  
对于无参数函数的版本: ji2if.t@  
G>{;@u  
template < typename Ret > FyQ^@@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )P.|Xk:r  
  { B|~\m ~  
typedef Ret result_type; D`.CXFI+U  
} ; Efw/bTEg  
对于单参数函数的版本: |xaA3UA  
ZD0Q<8%  
template < typename Ret, typename V1 > L+QEFQ:r5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $y >J=  
  { r jL%M';  
typedef Ret result_type; U07n7`2w  
} ; Nr7MSFiL  
对于双参数函数的版本: p<6pmW3  
z{^XU"yB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1}!f.cWV(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =RUKN38  
  { .x1EdfHed/  
typedef Ret result_type; *Qg/W? "m  
} ; R m *"SG  
等等。。。 ZWVcCa 3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 37!}8  
Xf9VW}`*8  
template < typename Func > KFCzf_P!  
struct func_return f5/ba9n I  
  { 'F[QE9]*  
template < typename T >  c:~o e  
  struct result_1 H, =??wN  
  { W?R$+~G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 88)0Xi|]KP  
} ; -acW[$t  
dmrM %a}W-  
template < typename T1, typename T2 > m.EWYO0XQ  
  struct result_2 m&|?mTo>m  
  { JVTG3:zD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x_(B7ob  
} ; E9226  
} ; [?Aq#av  
fX} dh9  
C2eei're  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v=SC*  
-_pI:K[  
template < typename Func, typename aPicker > 0t*q5pAG".  
class binder_1 ~"}-cl,  
  { D@d/O  
Func fn; bUz7!M$  
aPicker pk; R0\E?9P  
public : }[l`R{d5q>  
XRj<2U 5  
template < typename T > RpS'Tz}  
  struct result_1 tq>QZEg  
  { 5oWR}qqFK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +l&ZN\@0X  
} ; A@du*5> (  
HK5\i@G+<  
template < typename T1, typename T2 > A*~zdZ p  
  struct result_2 M.!U;U<?  
  { = ?T'@C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oe4Fy}Y_;  
} ; a{69JY5  
*wyaBV?*K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (K>5DU  
)MW.Y  
template < typename T > !lL21C6g+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D`r:`  
  { ^B> 4:+^  
  return fn(pk(t)); +:wOzTUN  
} Z]":xl\7  
template < typename T1, typename T2 > x"5/1b3aq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "DfvoQP  
  { ^0A'XCULG  
  return fn(pk(t1, t2)); S#_i<u$$  
} do7 [Nj  
} ; ^ ,U9N  
TpuN[Y  
C-m OtI  
一目了然不是么? u0#q) L8  
最后实现bind D*DCMMp=0  
4U~[ 8U}g  
/)MzF6  
template < typename Func, typename aPicker > 'X"@C;q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QrHI}r  
  { IdUMoLL?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8@|+- )t  
} {(Drw~/@  
c*9RzD#Zj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tB'F`HM:mq  
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。 x0?8AG%  
wtndXhVC4>  
十一. phoenix Gc<Jx|Q7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5qGRz"\p~  
kb Fr  
for_each(v.begin(), v.end(), c1'OIK C  
( "gfy6m  
do_ 'bN\bbR  
[ :\NqGS=<  
  cout << _1 <<   " , " pj6Q0h)  
] A5Qzj]{ba  
.while_( -- _1), tMad 2,:  
cout << var( " \n " ) C=t:0.:PJ  
) $h`?l$jC(@  
); 4^1{UlCop  
P>z k  
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: [9u/x%f(  
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 :(c2YZ   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l[.*X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6+_)(+ c  
E<1^i;F  
.;u(uB;J6  
template < typename Cond, typename Actor > {:$0j|zL1  
class do_while 4d)w2t?H%  
  { OY*BVJ^  
Cond cd; GrGgR7eC#P  
Actor act; C0[Rf.*  
public : !u.{<51b  
template < typename T > ,--/oP  
  struct result_1 )NGBA."t  
  { z%Ywjfn'  
  typedef int result_type; C"PN3>x}j  
} ; 5YUn{qtD  
4f ~CG r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /7De .O~H  
8RbtI4  
template < typename T > JAj<*TB.%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .J#xlOa-  
  { ez%RWck  
  do "ZE JL.Wy  
    { <1.].A@b*  
  act(t); {dhuvB  
  } XA5gosq  
  while (cd(t)); z kYl IUD  
  return   0 ; "Nj(0&  
} 81V,yq]  
} ; )fP ,F(  
,Ej2]iO\7  
W}EI gVHs  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "\Jq2vM  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 r+3V+:f  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3}= .7qm  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 k$y(H;XA  
下面就是产生这个functor的类: .qi$X!0  
2/sD#vC  
J4 .C"v0a  
template < typename Actor > qEX2K^y'4"  
class do_while_actor .%+'Ts#ie  
  { quN7'5ZC[  
Actor act; YN_#x  
public : !p >a,8w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E0$UoP   
AT}}RE@vq  
template < typename Cond > A3*ti!X<6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F8Z<JcOI  
} ; Q~G+YjM3  
91r9RG>  
9"52b 9U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F7^8Ej9*a  
最后,是那个do_ O*d&H;;  
*_`T*$  
h?j;*|o-  
class do_while_invoker jWLZ!a3+  
  { Bwjd/id q  
public : qF`;xa%,}  
template < typename Actor > !CtY.Lp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o+;=C@,'  
  { \=Af AO@  
  return do_while_actor < Actor > (act); zT#36+_?  
} V9-pY/v 9  
} do_; E:V&:9aQ@  
!H{)L@f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Msn)jh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;38W41d{  
最后来说说怎么处理break和continue :^0g}8$<  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 y$r^UjJEO  
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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