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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M'xG.'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3 J\&t4q  
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, 1c $iW>0K  
-PH qD  
gjy:o5{vA*  
q%FXox~b  
  class filler ":Pfi!9Wl  
  { ld'Aaxl&  
public : c6HH%|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;7yt,b5&C  
} ; B=2f-o  
+'D #VG  
Y.o-e)zX  
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: ptpu u=3"  
SG3qNM: g  
uX,ln(9I*H  
@,TCg1@QJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NZ~"2~Hh  
#]Q.B\\  
K-7i4 ~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =A^VzIj(  
{FM:\/  
6H!"oC&  
]m""ga  
二. 战前分析  TGozoPV  
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。 @RS|}M^4  
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 yl~h `b4  
$g)X,iQu  
qgsKbsl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a.g:yWL\  
  /* --------------------------------------------- */ -\fn\n  
vector < int *> vp( 10 ); AlT04H   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); rxAb]~MMp  
/* --------------------------------------------- */ 1)h+xY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p"/B3  
/* --------------------------------------------- */ *mXs(u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n&}ILLc  
  /* --------------------------------------------- */ #)$@Kvm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t>%J3S>'ZV  
/* --------------------------------------------- */ 2;=xH t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <7sGA{  
!4 G9`>n  
=Qw`F0t  
sMAu*  
看了之后,我们可以思考一些问题: +wg|~Lef h  
1._1, _2是什么? L-(.v*  
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。 fmq9u(!R  
2._1 = 1是在做什么? 5J<ghv>\P  
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。 S%m$LM]NCg  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 eI*o9k$Qs  
:w 4Sba3  
NX:i]t  
三. 动工 s:#\U!>0`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /CN`U7:E  
OO+QH 2j  
)}jXC4  
G2}e@L0  
template < typename T > +eD+Z.{  
class assignment =`6_{<&  
  { xA2 "i2k9  
T value; ,_2ZKO/k$  
public : :*/`"M)'  
assignment( const T & v) : value(v) {} + %07J6  
template < typename T2 > ln6Hr^@5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -V)DKf"f  
} ; -:o4|&g<*  
P ||:?3IH  
KPSHBv-#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ];1Mg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m`Ver:{  
|\MgE.N  
m dTCe HX  
NJraol  
  class holder W{(q7>g  
  { ?ydqmj2[F  
public : m|w-}s,  
template < typename T > .d>TU bR;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wR=WS',  
  { 11(:#4Y,  
  return assignment < T > (t); 8%wu:;*]%  
} na1*^S`[  
} ; I ;Sm<P7*  
S @ MO  
cRhu]fv()  
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: &%Lps_+fJ  
Qs5^kddz=  
  static holder _1; <r'l5|er  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d}t7bgk'j  
TZk.?@s5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6eh\-+=  
而不用手动写一个函数对象。 Bqd'2HQd  
tmJ-2  
^%?*u;uU%  
OF)G 2>t  
四. 问题分析 $ kA'9Y  
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。 cn$o$:tW  
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。 -6OgM}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +(-L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZCAdCKX|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d/O~"d  
YxUC.2V|7$  
五. 问题1:一致性 x$;I E  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| z"n7du}v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O IMsxXF\J  
1]i{b/ 4  
struct holder O:Ixy?b;Z  
  { ShV#XnQ  
  // F5|6*K  
  template < typename T > \qA g] -  
T &   operator ()( const T & r) const "Vg1'd}f  
  { 3S~Gi,  
  return (T & )r; .MzVc42<  
} hv.$p5UY*  
} ; \Y0o~JD  
? %9-5"U[  
这样的话assignment也必须相应改动: AUm"^-@x#>  
c05kHB$O  
template < typename Left, typename Right > oK5"RW  
class assignment ([r4N#lx  
  { Mbua!m(0  
Left l; /Jjub3>Q  
Right r; ;|.^_Xs  
public : i*We kr3Wo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PYYK R  
template < typename T2 > wMB. p2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s^{hdCCl67  
} ; 9BJP|L%q  
PE~umY]  
同时,holder的operator=也需要改动: &G)I|mv  
?~vVSY  
template < typename T > Y%FQ]Q=+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 78}QaE  
  { ZPieL&uV`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); =o@CCUKpj  
} 'edd6yTd  
Vy:I[@6@+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 rfgkw  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l$PSID  
*f[nge&.  
return l(rhs) = r; G^`IfF-j  
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={bUr6G`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ETw7/S${  
hGPo{>xR  
template < typename Tp > mIK-a{?G  
class constant_t TzC'x WO  
  { :ub 4p4h*  
  const Tp t; OD*\<Sc  
public : csceu+ IA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;#F/2UgHB  
template < typename T > KxZO.>,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `K,{Y_  
  { L9|55z  
  return t; Ho}"8YEXNV  
} Rr'#OxF  
} ; Ry@QJn I<  
UE-<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 o7/S'Haxc]  
下面就可以修改holder的operator=了 E<j}"W$a  
p(jY2&g  
template < typename T > pSjJ u D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0]3 ,0s $}  
  { hV(>}hb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WF)(Q~op0U  
} G E=J Y  
yqaLqZ$  
同时也要修改assignment的operator() lEcZ/  
JnW G_|m)  
template < typename T2 > 1S&GhJ<wJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }e7os0;s  
现在代码看起来就很一致了。 o$*aAgS+  
gRnn}LL^  
六. 问题2:链式操作 ,g.*Mx`-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'pCZx9 *c  
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。 |[/<[@\''  
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。 DChqcdx~~  
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。 {XHAQ9'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F/ZB%;O9  
rBOxI  
template < typename T > #GDnV/0)  
struct result_1 m#}41<  
  { ^#|Sl D]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $pKlF0 .  
} ; m* Zq3j  
:y/1Jf'2f  
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: 03ol6y )C  
#ujry. m  
template < typename T > J`E,Xw>2  
struct   ref r8.`W\SKX  
  { p<eu0B_V  
typedef T & reference; `!`g&:Y  
} ; }V:B,:  
template < typename T > ''bh{ .x  
struct   ref < T &> DFgQ1:6[  
  { ?Uq;>  
typedef T & reference; y*F !k{P  
} ; wbIgZ]o!/;  
L}~"R/iWCT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $?_/`S13  
rr@h9bak;g  
template < typename T > @U8}K#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M id v  
  { yQT cO^E  
  return l(t) = r(t); u|ph_?6 o  
} lOp7rW]$  
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。 Oe)d|6=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &kR*J<)V  
8t1XZ  
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 O'm5k l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &z;bX-"E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :w!A_~ w2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TpAE9S  
最后的布局是: fH@P&SX  
                Add Y3_C':r  
              /   \ - w{`/  
            Divide   5 y*G3dWb  
            /   \ i,H(6NL.  
          _1     3 Udi  
似乎一切都解决了?不。 }508wwv  
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。 \aN*x  
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。 ':>u*  
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: t3qPocYQ  
Silh[8  
template < typename Right > lZ'WFFWLE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const OH\(;RN*  
Right & rt) const Dru iiA  
  { kF;N}O2?{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  )>=!</@  
} oimM)Yo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C`@gsF"<7  
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。 9\zasa  
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。 ]\C wa9  
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。 Sl;[9l2  
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。 2 rFjYx8D!  
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? ] 6X;&=H  
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: t/wo G9N  
tEN8S]X  
template < class Action > 0!Vza?9  
class picker : public Action `<Q[$z  
  { kl~)<,/@  
public : UkTq0-N;2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} th1;Ym+Ze  
  // all the operator overloaded z/I\hC9i  
} ; %lnVzGP  
lR>p  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 EKD?j  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Ob&m&2s,  
DFXHD,o  
template < typename Right > ELN1F0TneH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )n&6= Li  
  { `0_,>Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); g5C$#<28  
} 5|jsv)M+  
-U{CWn3G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =h@t#-Z"  
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。 -d.i4X3j  
O**~ Tj  
template < typename T >   struct picker_maker }G)2HTaZ  
  { U*:ju+)k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oj(st{,  
} ; ;u-[%(00S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U2Tw_  
  { [ [#R ry  
typedef picker < T > result; _-T^YeQ/  
} ; bzXeG;c<7  
oF~+L3&X  
下面总的结构就有了: :4r{t?ytXw  
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。 dBkM~"  
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。 lhC^Upqw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G J{XlH  
至此链式操作完美实现。 I&6M{,rnM  
8 :;]tt  
;:,U]@  
七. 问题3 TILH[r&Jg  
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。 JvsL]yRT  
p/qu4[Mm  
template < typename T1, typename T2 > P6I<M}p  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (!PsK:wc  
  { S"t\LB*'Ls  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~dC.,"  
} iR!]&Oh  
c{IL"B6>  
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: Ou4 `#7FR  
%>y`VN D  
template < typename T1, typename T2 > AtUtE#K  
struct result_2 m5o$Dus+?'  
  { i-ww@XOQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  sd"eu  
} ; gZ| !'  
UcKVL zKs  
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? MH|F<$42  
这个差事就留给了holder自己。 l;r A}?,.^  
    ^?2zoS#iw  
!' 0PM[  
template < int Order > ck b(+*+l  
class holder; &ty-aB=F  
template <> &Hyy .a  
class holder < 1 > qg/FI#r  
  { Dkx}}E:<  
public : >,QCKZH  
template < typename T > lGt:.p{NG  
  struct result_1 %^d<go^  
  { E4'z  
  typedef T & result; (< >Lfn  
} ; L]%!YP\<T  
template < typename T1, typename T2 > ORM3o ucP  
  struct result_2 ~"_!O+Pj  
  { A0Q`Aqs  
  typedef T1 & result; DK?Z   
} ;  .^2.h  
template < typename T > ZXN`8!]&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C}|.z  
  { %{7*o5`  
  return (T & )r; P3IBi_YyG1  
} ~ MsHV%  
template < typename T1, typename T2 > !RPE-S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~;z] _`_Va  
  { M~7Cb>%<  
  return (T1 & )r1; VC0Tqk  
}  "UreV  
} ; 8f1M6GK?  
Bd 0oA )i  
template <> kBLFK3i  
class holder < 2 > 6"o=`Sq  
  { c&P/v#U_  
public : P*B @it  
template < typename T > s)fahc(@E  
  struct result_1 Q@W!6]*\  
  { =)G]\W)m  
  typedef T & result; 6.a5%:  
} ; 6"+9$nFyW  
template < typename T1, typename T2 > ?A3u2-  
  struct result_2 o>nw~_ H\  
  { a6gPJF[Jo  
  typedef T2 & result; m+(g.mvK>  
} ; vQp'bRR  
template < typename T > Zoc4@% n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4x&Dz0[[S  
  { <;yS&8  
  return (T & )r; QVJpX;u  
} Q"D5D rj  
template < typename T1, typename T2 > {* :^K\-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SSCs96  
  { 0g6sGz=  
  return (T2 & )r2; OjAdY\ ]1  
} n.qT7d(  
} ; IU5T5p  
Yi,`uJKh  
V9SL96'[I  
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> >。 .%)uCLZr$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: x/CM)!U)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k \qFWFR  
`)5WA{z  
return l(i, j) = r(i, j); UGd\`*Cj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4`)r1D!U  
c-5AI{%bl6  
  return ( int & )i; \b%c_e  
  return ( int & )j; FNuE-_  
最后执行i = j; y2#"\5dC  
可见,参数被正确的选择了。 :*&c'  
`"[qb ?z  
,`RX~ H=C  
n?$c"}  
Ynvf;qs  
八. 中期总结 ]Ml  
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: )XavhS~Ff  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NJE*/_S  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {Q37a=;,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor NN2mOJ:-  
W6}>iB  
q^<HG]  
j'U1lEZm2  
LEeA ,Y  
= c Z24I  
九. 简化 d5>&, {o7N  
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。 1KrJS(.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8#lq:  
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: 3~bB2APk  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 WA,D=)GP  
  +-*/&|^等 1++g @8  
2. 返回引用。 vG'#5%,|  
  =,各种复合赋值等 8Th,C{  
3. 返回固定类型。 O1c:X7lHc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HV)aVkr/&  
4. 原样返回。 &z1U0uk  
  operator, pZlsDM/=  
5. 返回解引用的类型。 $A9Pi"/*z  
  operator*(单目) O=V_ 7I5  
6. 返回地址。 `7w-_o %  
  operator&(单目) +a^gC  
7. 下表访问返回类型。 y]+5Y.Cw$  
  operator[] k9OGnCW\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "FA. T7G  
  operator<<和operator>> >h\u[I$7  
Lo_+W1+  
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。 fn,hP_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ssx#|InY  
B7[d^Y60B  
template < typename Left > & nXE?-J  
struct value_return ObEz0Rj  
  { z2t+1 In,  
template < typename T > hXth\e\[{`  
  struct result_1 jzJTV4&zjs  
  { m N}szW,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {eI'0==  
} ; t4#gW$+^?H  
r!dWI  
template < typename T1, typename T2 > 3sdL\  
  struct result_2 qE[YZ(/f0&  
  { vs=q<Uw)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "lw|EpQk`  
} ; |&JeJ0k>~  
} ; }}$@Tij19[  
=xIZJ8e  
z/xPI)R[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j; y~vX b  
M yHv>  
下面我们来剥离functor中的operator() pg4pfi^__V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G2kU_  
M)+pH  
return l(t) op r(t) -)oUb=Lk{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [,Go*r  
return op l(t) }' AY#g  
return op l(t1, t2) ; $80}TY '  
return l(t) op a24 AmoWx  
return l(t1, t2) op bg-/ 8,  
return l(t)[r(t)] .7^(~&5N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]<f(@]R/d  
C$6FI `J  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: H( i   
单目: return f(l(t), r(t)); dREY m}1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3r kcIVO  
双目: return f(l(t)); sd\p[MXX  
return f(l(t1, t2)); q/U-6A[0  
下面就是f的实现,以operator/为例 jW`JThoq  
*"8Ls0!  
struct meta_divide B+`4UfB]Z}  
  { )xyjQ|b  
template < typename T1, typename T2 > %r(WS_%K|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {IV% _y?  
  { |{YN3"qN  
  return t1 / t2; - C q;  
} }psRgF  
} ; e9KD mX_  
YP_L~zZ  
这个工作可以让宏来做: X%5eZ"1{x  
H/*ol^X7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Tl2t\z+ps  
template < typename T1, typename T2 > \ )/::i O&$:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -  /\qGI  
以后可以直接用 ;z4F-SYQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "g ^i%  
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 zk8 )!Af  
(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。。。) {s0%XG1$  
Y\-xX:n.\  
UrvUt$WO  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 dz9U.:C  
WZNq!K H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &[-(=43@  
class unary_op : public Rettype xeU|5-d'  
  { ,O5X80'.g  
    Left l; yKV{V?h?  
public :  '/.Dxib  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V+ ("kz*  
l}z<q  
template < typename T > Dd5 9xNKm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4$&l`yWU+  
      { /=/Ki%hh  
      return FuncType::execute(l(t)); )FQ"l{P  
    } R}=5:)%w  
?ZRF]\dP]  
    template < typename T1, typename T2 > _K~h? \u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :'Qiwf&  
      { `sYFQ+D#O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M@A3+ v%K  
    } aDNB~CwZZ  
} ; ls 5iE  
uPz+*4+  
U8Y%rFh1  
同样还可以申明一个binary_op Q[j| 2U  
!RmVb}m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j HHWq>=d  
class binary_op : public Rettype ]u_j6y!  
  { rY_~(?XS  
    Left l; 9Lb96K?=>  
Right r; NZq-%bE  
public : ccuGM WG*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .c"nDCFVR  
^}=)jLS  
template < typename T > y d 97ys  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `-L?x2)U  
      { 2nB99L{6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e,p"=/!aY  
    } ^&eF916H  
,@ 8+%KqG  
    template < typename T1, typename T2 > (gBKC]zvz3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FXof9fa_B  
      { YJ _eE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C$y6^/7)  
    } YvU%OO-+,  
} ; cJ96{+  
p`Pa;=L  
~$HB}/  
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 Y_'ERqQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m@2E ~m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \cIN]=#  
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。 gpV4qDXV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EjR(AqZY  
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。。。 Uk?G1]$mL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uYUFxm  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) XQ]K,# i  
下面是修改过的unary_op !/is+ xp  
OM\J4"YV$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b{A[\ "  
class unary_op ~R!1{8HP  
  { buGBqx[  
Left l; I a&*JYM[  
  n$/|r  
public : F(G..XJQ  
0WUBj:@g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k)p` x"To  
B@,r8)D  
template < typename T > .q@?sdGD  
  struct result_1 &BVHQ7[  
  { Lzh8-d=HQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }Ce9R2  
} ; 7OV^>"S  
YJJ1N/Z1  
template < typename T1, typename T2 > Q]k< Y  
  struct result_2 <|Td0|x _q  
  { cI=6zMB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  >;fVuy  
} ; `fBQ?[05.  
5PeS/%uT@  
template < typename T1, typename T2 > ;,4*uU'vq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }%< ?]  
  { D p'urf\*$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uC'-: t#  
} Ln& pe(c  
;s B=f  
template < typename T > Th)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5 D|#l*V  
  { DSrU7#  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q dj(D\.  
} wNf:_^|}  
UUt"8]@[  
} ; yZleots1  
;2f=d_/x  
n1-p/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 2f,8Jnia  
好啦,现在才真正完美了。 ='7m$,{(Q[  
现在在picker里面就可以这么添加了: -$d?e%}#  
h,{m{Xh  
template < typename Right > RHF"$6EAFG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const O=0p}{3l  
  { 5GsmBf$RUb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TDh)}Ms  
} +IdM|4$\1  
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。 q)q 3p  
d<m;Q}/l&h  
F @PPhzZ  
iQG!-.aX  
tr0b#4  
十. bind H,7='n7"  
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。 "#d$$ 8  
先来分析一下一段例子 3lUVDNbZ  
Vk6c^/v  
Etz#+R&*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V6g*"e/8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T^A(v(^D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *lfjsrPu  
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。 S^QEctXU  
我们来写个简单的。 q\fbrv%I4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PR{ubM n  
对于函数对象类的版本: d^v#x[1msZ  
N63?4'_W  
template < typename Func > Ia2WBs =  
struct functor_trait e{)giJY9  
  { z|g2Q#$-\S  
typedef typename Func::result_type result_type; 49qa  
} ; e@'x7Zzh  
对于无参数函数的版本: 8F sQLeOE  
t[|oSF#i  
template < typename Ret > NLsF6BX/-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wT@Z|.)  
  { iq;\},  
typedef Ret result_type; 579Q&|L.  
} ; e,(Vy  
对于单参数函数的版本: RoqkT|#$  
a*M|_&MH*  
template < typename Ret, typename V1 > %['NPs%B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > WB jJ)vCA.  
  { Kzev] er  
typedef Ret result_type; ,:S#gN{U  
} ; v^9eTeFO  
对于双参数函数的版本: 7 [Us.V@  
6i/unwe!`)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t>[QW`EeP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > RXXHg  
  { dDcQSshL  
typedef Ret result_type; %`C e#b()'  
} ; vn.5X   
等等。。。 \' O/3Y7?X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )<x9t@$  
M"z=114  
template < typename Func > >N^<Q4%2  
struct func_return cW3'057  
  { wSR|uh  
template < typename T > 49 FP&NgK  
  struct result_1 XDK Me}  
  { _`2%)#^ o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '(K4@[3t  
} ; dsIbr"m  
eF3NyL(A  
template < typename T1, typename T2 > ?V`-z#y7  
  struct result_2 3W'fEh5  
  { ;MfqI/B{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 49"C'n0wST  
} ; H{cOkuy  
} ; FK BRJ5O  
p\zqZ=s  
9/"&6,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 A1zRzg4I  
eC/{c1C  
template < typename Func, typename aPicker > AQ-PHv  
class binder_1 /K H85/s  
  { b^R:q7ea  
Func fn; fRNj *bIV  
aPicker pk; BB}WfA  
public : @3n!5XM{EE  
nOC\ =<Nsg  
template < typename T > V lZ+x)E  
  struct result_1 B7Ket8<J  
  { 60{G 4b)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5Sl"1HL  
} ; -zECxHj x  
P$'PB*5d|  
template < typename T1, typename T2 > TTG=7x:3  
  struct result_2 Bo:epus}\  
  { -w+.'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J>X@g;  
} ; 0LW3VfvToN  
u?>},M/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s:{[Y7\?  
9DBX.|  
template < typename T > ij:xr% FJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /5 z+N(RFC  
  { GUL~k@:_k  
  return fn(pk(t)); WD4"ft  
} :r{-:   
template < typename T1, typename T2 > zd$'8/Cq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YusmMsN?  
  { MTt8O+J?P~  
  return fn(pk(t1, t2)); vU *: M8k  
} g?v/ u:v>W  
} ; )d[n-Si  
jP+{2)z"W  
d8Vqmrc~  
一目了然不是么? %lbvK^  
最后实现bind @ 2hGkJ-  
B}qG-}(V  
jJ"(O-<)D  
template < typename Func, typename aPicker > rk=/iD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) a@g <cl7a,  
  { 7 \xCNOKh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q?frt3o  
} 6O?zi|J[:  
x`?>j$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cvw17j  
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。 &NF$_*\E  
z*HM_u  
十一. phoenix )4fQ~)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (tO4UI5!  
dr#%~I  
for_each(v.begin(), v.end(), T=NLBJ  
( g)f& mQ)  
do_ [Zdrm:=]L  
[ \<I&utn  
  cout << _1 <<   " , " :V$\y up  
] GX23c i  
.while_( -- _1), ="G2I\  
cout << var( " \n " ) 7j|CWurvq  
) i&(1 <S>P  
); L0VZ>!*o  
H8g 6ZCU~  
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: h5P ]`r  
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 vo E t\H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 yIiVhI?X  
那么我们就照着这个思路来实现吧: (Jb#'(~a  
+Zi+ /9Z(H  
)Q9Qo)D T  
template < typename Cond, typename Actor > [ 1G wcXr  
class do_while o(}%b8 K  
  { C D6N8n]  
Cond cd; z,ryY'ua/I  
Actor act; 1N65 M=)  
public : ~%lUzabMa  
template < typename T > {$t*XTY6R  
  struct result_1 %1 RWF6  
  { [PXq<ST  
  typedef int result_type; #P!<u Lc%  
} ; B0 A`@9  
7"Nda3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^EN )}:%Z  
L~/L<Ms  
template < typename T > z-3.%P2g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;\|GU@K{hC  
  { E el*P M  
  do M8:i]   
    { D,*|:i  
  act(t); [$K8y&\L  
  } zT}vaU 6  
  while (cd(t)); h#Rza-?"\  
  return   0 ; hrJ(][8  
} G8'{nPA~  
} ; t<c7%i#Od  
ObZhQ.&  
RFsUb:%V7-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x?A<X2  
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。 *Dq ++  
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。 |) cJ  
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。 )Vy0V=  
下面就是产生这个functor的类: dHAT($QG  
`uLr^G=;  
WnGi;AGH=1  
template < typename Actor > Uufig)6  
class do_while_actor ?zP 2   
  { t+d7{&B  
Actor act; |d~'X%b%  
public : M^OYQf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^6{op3R_  
U<F|A!Fg  
template < typename Cond > 6.tA$#6HP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; gT=pO`a  
} ; )sQ/$gJ  
RIUJX{?  
myVa5m!7Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {d#sZT  
最后,是那个do_ I%:?f{\  
G*_]Lz(N  
T)<^S(5 7  
class do_while_invoker :!cK?H$+  
  { A[@koLCL  
public : 6d5J*y2  
template < typename Actor > RX{} UmU<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kWa5=BW2f  
  { trjpq{,[U  
  return do_while_actor < Actor > (act); I.Catm2  
} GzaGTd.b  
} do_; Is6}VLbB  
5~UW=   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^kC!a>&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .>r3ZwrE'  
最后来说说怎么处理break和continue `#<UsU,~Lu  
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。 |RD )pvVM  
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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