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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda EjFK zx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D/Hob  
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, ;nZN}&m   
e sDd>W  
8"KaW2/%  
).uR@j  
  class filler Z hYOz  
  { :8jaW?~  
public : <imIgt|`2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &0*IN nlc?  
} ; BZ"+ ND9m_  
1PnWgu  
PHv0^l]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: fFNwmH-jv  
TF-k|##G  
^Uq"hT(41  
18];fC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EH~XN9b  
-9> oB  
8}<4f|?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9~6)u=4sS"  
N_eZz#);  
*g~\lFX,u  
GMJ</xG  
二. 战前分析 p 7eRAQ\'  
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。 e9@7GaL`"S  
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 8nQjD<-  
0VBbSn}Z<  
jce^Xf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); flzHZH  
  /* --------------------------------------------- */ d/!R;,^  
vector < int *> vp( 10 ); V Mb r@9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3 F ke#t  
/* --------------------------------------------- */ }J-+^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w|0w<K  
/* --------------------------------------------- */ wU1h(D2&h  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _pe_w{V-b6  
  /* --------------------------------------------- */ E[E7GsmqV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +`s%-}-r  
/* --------------------------------------------- */ 0Z<&M|G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y8|?J\eRy  
KOHYeiry~A  
Tye[iJ  
5^7q 2".  
看了之后,我们可以思考一些问题: l-G] jXu  
1._1, _2是什么? #I] ^Wo  
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。 -`<KjS  
2._1 = 1是在做什么? Uth H  
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。 'I8K1Q=/  
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。 f!n0kXVu6U  
'&n4W7  
5}" @$.{i  
三. 动工  Q  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5y%-K=d  
i>}aQ:&^0  
8,m3]Lg  
!=yNj6_f  
template < typename T > GfMCHs   
class assignment W]U}, g8Z  
  { 6 7{>x[  
T value; ::eYd23  
public : Fo@cz"%  
assignment( const T & v) : value(v) {}  a }m>  
template < typename T2 > /;rPzP4K6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S B# Y^!  
} ; ;LjTsF'  
n13#}i {tm  
"x P2GZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wSwDhOX=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YN>k5\M_v  
MrGq{,6C  
>*FHJCe  
XwNJHOaF  
  class holder 5B76D12  
  { C~:@ETcbil  
public : DtrR< &m  
template < typename T > ~vMdIZ.h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g!*5@k|C  
  { 7Fd`M To  
  return assignment < T > (t); p,'Z{7HG  
} aF (L_  
} ; !|@hU/  
IVblS iFF  
-4IHs=`;I  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: /suW{8A(E  
eKw!%97>  
  static holder _1; #lld*I"d  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b)1v:X4Bv=  
IqW4Q1>f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *~>} *  
而不用手动写一个函数对象。 Ub_!~tb}?  
].e4a;pt  
!/;/ X\d  
&?)? w-$p  
四. 问题分析 ~#^suy?  
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。 Or9"T]z  
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。 XVwJr""+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;p_@%*JAx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QO&{Jx.^[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _hz}I>G@B  
, A@uSfC(  
五. 问题1:一致性 a#L:L8T;j  
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?| 5zf bI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4 [K"e{W3  
'Jl |-RUd  
struct holder 7}r6mr0vpm  
  { 8uq`^l%KkZ  
  // W7PL]5y&  
  template < typename T > =}1)/gcM  
T &   operator ()( const T & r) const }#Gq*^w  
  { EpsjaOmAF  
  return (T & )r; ,^K}_z\9f  
} )A1u uW (  
} ; ??u*qO:p  
Wp2$L-T&$  
这样的话assignment也必须相应改动: _< LJQ  
tP0\;W  
template < typename Left, typename Right > E'ay @YAp  
class assignment ;if PqL kO  
  { N R0"yJV>  
Left l; nd4Z5=X  
Right r; r\."=l  
public : 49?wEm#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hzcSKRm  
template < typename T2 > L%Mj{fJ>Wm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \)'5V!B|s  
} ; FMNT0  
`$oy4lDKQ  
同时,holder的operator=也需要改动: p`I[3/$3  
m*f"Y"B.1I  
template < typename T > =euMOs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .X](B~\!  
  { Qt+i0xd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b2 5.CGF  
} \Aq$h:<  
Zb4+zps^-  
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。 m<liPl uv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L4t( Y7  
?;xL]~Q~1  
return l(rhs) = r; epm ~  
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。 WZ6'"Cz`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kuI$VC  
JUpb*B_z  
template < typename Tp > pt_]&3\e  
class constant_t 3o^~6A  
  { ~LF1$Cai  
  const Tp t; rf=oH }  
public : %F2T`?t:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 57jDsQAj  
template < typename T > =_=0l+\}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {\u6Cjx  
  { X@pcL{T!  
  return t; Q u_=K_W  
} m8Y>4:Nw  
} ; Y~Z&h?H'}  
m8,jVR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K0'= O  
下面就可以修改holder的operator=了 TR&7AiqB  
' TO/i:{\  
template < typename T > nJ2910"<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cES8%UC^i  
  { EL^j}P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ov~vK\  
} 8JojKH  
9l<}`/@}W  
同时也要修改assignment的operator() k!0vpps  
E|"QYsi.Ck  
template < typename T2 > 9 Eqv^0u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <El!,UBq<  
现在代码看起来就很一致了。 qE*hUzA  
Txa 2`2t7  
六. 问题2:链式操作 1deK}5'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 UXPF"}S2  
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。 OIY  
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。 gHox>r6.A  
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。 cXIuGvE&=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f#&@Vl(i&  
pebNE3`#  
template < typename T > IO{iQ-Mg  
struct result_1 v`\CzT  
  { Mt*eC)~ Yx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; CuFlI?~8 z  
} ; _ 5/3RN  
jP31K{G?  
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: MZ:Ty,pw:O  
lGXr-K?+Y  
template < typename T > f3SAK!V+s  
struct   ref 8E|FFHNK<2  
  { Bp/ k{7  
typedef T & reference; bo &QKK  
} ; [H=l# W@  
template < typename T > c?}{>ig/)  
struct   ref < T &> i;<K)5Z  
  { 1Gw_S?$7  
typedef T & reference; M!Ywjvw*)3  
} ; \=j|ju3  
#&Fd16ov  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T~naAP  
Z|BOuB^   
template < typename T > 9Idgib&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5|g#>sx>`q  
  { hY/i)T{  
  return l(t) = r(t); !|-:"hE1h  
} g+QNIM>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 J:dNV <A^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b8h6fB:2  
~EO=;a_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ge[&og/$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 97n,^t2F\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <ahcE1h  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZW ZKyJQ  
最后的布局是: k8w:8*y'.  
                Add 1i 7p'  
              /   \ ]8|peo{  
            Divide   5 ar:qCq$\  
            /   \ =`t%p1   
          _1     3 \ocC'FmE  
似乎一切都解决了?不。 lTJM}K  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 6BObV/S Jg  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zvKypx  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: r1zuc:W 1  
x?2y^3<5  
template < typename Right > (P 9$Ei0fv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const TB#oauJm,  
Right & rt) const p;rT#R&6>  
  { EoOwu-{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;|.IUXEgcF  
} V&>mD"~MP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 , R $ZZ4  
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。 7Yly^  
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。 /S`d?AV  
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。 e[%g'}D:-  
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。 Ew2ksZ>B]&  
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? J72 YZrc  
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: o%l|16DR  
^w~Utx4  
template < class Action > ;mXw4_{  
class picker : public Action B'KZ >jO  
  { 4fau 9bW  
public : !po29w:S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j6&7tK,  
  // all the operator overloaded cp 5  
} ; Am)XbN')1  
gg QI  
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。 htHnQ4Q  
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: ZJ}|t  
"uD^1'IW2  
template < typename Right > Zl7m:b2M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _.BX#BIF  
  { uDG#L6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  `AxhA.&V  
} :\,3=suWq  
&+7G|4!y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > J@Qw6J  
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。 psAdYEGk!  
:a y-2  
template < typename T >   struct picker_maker ^?gs<-)B  
  { Cs8e("w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^ ,yh384  
} ; \bumB<w(]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q~G>=J9  
  { @(s"5i.`)  
typedef picker < T > result; P[a\Q`}L  
} ; {9YNv<3  
}~$96|J  
下面总的结构就有了: N TL`9b  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (ZHEPN  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ?o.Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &#qy:  
至此链式操作完美实现。 ~U_,z)<`)c  
Qh@A7N/L  
e X q}0-*f  
七. 问题3 kV3Zt@+  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /WE1afe_R  
l} UOg   
template < typename T1, typename T2 > K;#9: Z^+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  XV*uu "F  
  { .+Fh,bNYK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mLL?n)   
} +)l6%QKcW  
oN " /w~  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: tQrkRg(E:  
xbhU:,o  
template < typename T1, typename T2 > Oa|'wh ug  
struct result_2  QKtTy>5  
  { k-a3oLCR,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,1&</R_  
} ; d}RR!i`<N  
4]3(Vyh`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 0s8w)%4$  
这个差事就留给了holder自己。 ZdY)&LJ  
    "R v],O"  
-% Z?rn2  
template < int Order > 8m;tgMFO  
class holder; kZ3w2=x3v  
template <> l:H}Y3_I  
class holder < 1 > Ff @Cs0R  
  { and)>$)|  
public : L.) 0!1  
template < typename T > +$H`/^a.  
  struct result_1 J)leRR&  
  { NM_Xy<.~E  
  typedef T & result; vZl]C%  
} ; G@Y!*ZH*f  
template < typename T1, typename T2 > O5eTkKUc  
  struct result_2 b 6B5  
  { I?!7]Sn$  
  typedef T1 & result; zVU{jmS  
} ; 1y($h<  
template < typename T > /vLdm-4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N9A#@c0O  
  { 0xQ="aXE  
  return (T & )r; t\%gP@?  
} Z&E!m   
template < typename T1, typename T2 > .#[==  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uWE :3  
  {  }L.&@P<  
  return (T1 & )r1;  *c6o#[l  
} `gFE/i18  
} ; ~'<ca<Go|  
o)pso\;  
template <> ]1(G:h\  
class holder < 2 > -*T<^G;rK  
  { d`+@ _)ea  
public : c;dMXv   
template < typename T > e=m=IVY #W  
  struct result_1 1$#{om9  
  { fyE#8h_>4  
  typedef T & result; s35`{PR  
} ; OW|5IEC  
template < typename T1, typename T2 > da/Tms`T  
  struct result_2 yhpeP  
  { p\ }Ep  
  typedef T2 & result; vz-O2B_u  
} ; byTTLs,}d  
template < typename T > (7Q Fy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FELDz7DYya  
  { 3</gK$f2  
  return (T & )r; ecRY,MN  
} #{BHH;J+  
template < typename T1, typename T2 > QwSYjR:K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jJK`+J,i}X  
  { Q'B2!9=LB  
  return (T2 & )r2; %P2l@}?a  
} = olmBXn/  
} ; yxx'g+D*  
GF=rGn@,)`  
dRD t.U!T  
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> >。 b&j}f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RU_wr<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L H8iHB  
;0c -+,  
return l(i, j) = r(i, j); [, )G\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V|n}v?f_q  
?8GggJC  
  return ( int & )i; p&nPzZQL(  
  return ( int & )j; ;"K;D@xzh]  
最后执行i = j; %7y8a`}  
可见,参数被正确的选择了。 zY=eeG+4s  
>3Mzs AH\  
y`|86` Y  
,&5\`  
R#^.8g)t  
八. 中期总结 [PW\l+i  
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: %A^V@0K3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 15X.gx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NlG~{rfI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !Enq2  
3~o#1*->  
(/a#1Pd&  
;LXwW(_6d  
: [r/ Y  
'=X)0GG  
九. 简化  h/*q +H  
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。 ,|RN?1?U  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 hRwj-N%C  
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: MoX~ZewWR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -+ha4JOB  
  +-*/&|^等 ,ut-Di=6  
2. 返回引用。 CVt:tV  
  =,各种复合赋值等  nLD1j  
3. 返回固定类型。 z *FCd6X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aJ/}ID  
4. 原样返回。 a7@':Rb n  
  operator, LN0pC }F  
5. 返回解引用的类型。 /L yoTBG  
  operator*(单目) BtA_1RO  
6. 返回地址。 lPyY  
  operator&(单目) / :z<+SCh  
7. 下表访问返回类型。 {KGEv%  
  operator[] QB.QG!@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0;Oe&Y  
  operator<<和operator>> 8=  kwc   
?l9j]  
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。 -Is;cbfLj/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !y\r.fm!A  
L}a-c(G+8  
template < typename Left > &pzf*|}  
struct value_return }NJKkj?  
  { 'w z6Zt  
template < typename T > QJ,[K _  
  struct result_1 5(=5GkE)>  
  { 9,wD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4^Y{ BS fF  
} ; 7M/v[dwL  
m!K`?P]:N  
template < typename T1, typename T2 > ('k9XcTPP  
  struct result_2 q S qS@+p  
  { 4=~+B z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n "bii7h  
} ; #PkZi(k hv  
} ; &"r /&7:  
7,lnfCm H  
lsaA    
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait abD@0zr  
lDSF  
下面我们来剥离functor中的operator() N<PDQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0MI4"<  
.0Kc|b=w  
return l(t) op r(t) Uc;~q-??#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) re~T,PPM  
return op l(t) ZfMs6`Wv 1  
return op l(t1, t2) KTq+JT u  
return l(t) op 6Hp+?mmh  
return l(t1, t2) op >t_h/:JZ)  
return l(t)[r(t)] "2~L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _70Z1_ ;  
$<QrV,T  
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: d%za6=M  
单目: return f(l(t), r(t)); bFIM07  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9 {wRqY  
双目: return f(l(t)); 3;RQ\{eM  
return f(l(t1, t2)); R4y]<8}  
下面就是f的实现,以operator/为例 M$48}q+  
F[v:&fle  
struct meta_divide BW:HKH.k  
  { )dd1B>ej]  
template < typename T1, typename T2 > 2 EWXr+IU.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bp!Jjct  
  { O9C&1A|lA  
  return t1 / t2; M#_|WL~  
} F8S>Ld  
} ; f{.4# C'  
q{ [!" ,  
这个工作可以让宏来做: ]|-sZ<?<i  
'451H3LC0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b'W.l1]<-  
template < typename T1, typename T2 > \ ?I[*{}@n"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ", p5}}/  
以后可以直接用 %tMx48'N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lSg[7lt  
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 !:PiQ19 'u  
(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。。。) lA pZC6Iwk  
P8(hHuO  
^Z-oO#)h#  
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 uzI=.j  
z2>LjM) #  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [l3ys  
class unary_op : public Rettype $nb.[si\  
  { 6w=`0r3hy  
    Left l; .g3=L  
public : &7i&"TNptP  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2t4\L3  
Mf2F LrAh  
template < typename T > q3<kr<SP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P)kJ[Zv>f  
      { ! ,bQ;p3g|  
      return FuncType::execute(l(t)); \BuyJskE  
    } ^)wKS]BQ..  
zak|* _  
    template < typename T1, typename T2 > a'-u(Bw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d:k n%L6k_  
      { Wqkzj^;"G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pI:,Lt1B  
    } .faf!3d  
} ; f4 qVUU  
drMMf[  
f1]zsn:  
同样还可以申明一个binary_op @0 'U p  
'Oj 1@0*0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TF%Xb>jy[  
class binary_op : public Rettype c"v75lW-J  
  { @ 5^nrB  
    Left l; -OSj<m<  
Right r; ei<0,w[V1{  
public : 0$]iRE;O]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R{fJ"Q5'  
1X[^^p~^  
template < typename T > d=n@#|3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kv(R|d6Lp  
      { A#6zI NK#B  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); LQHL4jRXU  
    } {O9(<g  
Z6rhInIY  
    template < typename T1, typename T2 > MoE&)~0u&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (c>g7d<>n  
      { l2LLM{B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w`;HwK$ ,  
    } fz\Q>u'T  
} ; UXlZI'|He  
puJB&u"4L  
>v%js!`f  
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 HeO:=OE~>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  kDE-GX"Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~\mh\a&  
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。 JwB'B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! At"$Cu!k  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 m/1FVC@*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `XhH{*Q"X  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !uQT4< g  
下面是修改过的unary_op P+0'^:J  
eD?&D_l~6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "~5cz0 H3v  
class unary_op P{-- R\  
  { 54CJ6"q  
Left l; +bS\iw+  
   <@<bX  
public : vY-CXWC7  
\ dFE.4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0k5-S~_\  
'< U&8?S  
template < typename T > -BH/)$-$  
  struct result_1 O|V0WiY<  
  { A<ds+0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uYMn VE"  
} ; Xj 1Oxm 42  
c1"wS*u  
template < typename T1, typename T2 > &h0LWPl  
  struct result_2 -;7xUNQ  
  { "_q~S$i^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  SvT0%2  
} ; 9h amxi  
q1T)H2S  
template < typename T1, typename T2 > ->rqr#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1EXT^2!D  
  { >jX "  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &t^*0/~  
} p L"{Uqi  
}6@E3z]AMO  
template < typename T > E{<#h9=>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [,;e ,ld  
  { ]~aj  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1ysfpX{=  
} TP rq:"K  
NX& dJ 6a  
} ; He(65ciT<O  
Jy)=TJ!y  
w'K7$F51  
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 CefFUqo4  
好啦,现在才真正完美了。 Vr EGR$  
现在在picker里面就可以这么添加了: w$:\!FImx  
[kg?q5F)  
template < typename Right > !0W(f.A{K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `NN P<z+\  
  { ryL1<u ~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S=_u3OH0  
} cXPpxRXBD  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 .; F<X \_  
x95s%29RS  
!:&SfPv  
,VS\mG/}s  
%J M$]  
十. bind zMv`<m%  
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。 h$&Tg_/'#D  
先来分析一下一段例子 CP J21^  
;k!.ey $S  
Kk8wlC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8"j$=T6;W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c["1t1G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V vrsf6l]  
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。 .dU91> ~Ov  
我们来写个简单的。 /o9it;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NV * 2  
对于函数对象类的版本: kG /1  
<=NnrZOF  
template < typename Func > 4 neZw'm  
struct functor_trait C}h(WOcr`X  
  { ` IVQ  
typedef typename Func::result_type result_type; z}[ u~P,  
} ; <  o?ua}  
对于无参数函数的版本: juR>4SH  
uppa`addK  
template < typename Ret > HPt3WBRzS;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ni/s/^  
  { 6{I7)@>N   
typedef Ret result_type; v6 U!(x  
} ; 9WG=3!-@  
对于单参数函数的版本: ,/?J!W@m  
oJTEN}fL  
template < typename Ret, typename V1 > Ak?9a_f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M2Nh3ijr  
  { 4;6"I2;zfG  
typedef Ret result_type; =3035{\  
} ; nX (bVT4i  
对于双参数函数的版本: Z?+ )ox  
E{T3Xwg  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |KhpF1/(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {'{}@CuA2  
  { mW"e  
typedef Ret result_type; }!iopu  
} ; ~EBaVl ({  
等等。。。 2H`r:x<Z-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (2;Aqx5i  
mfj{_fR3  
template < typename Func > SD^::bH  
struct func_return c,r6+oX  
  { jwk+&S  
template < typename T > u.2X "  
  struct result_1 ? X8`+`nh  
  { lf( +]k30  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wrkw,H  
} ; P'Y(f!%  
u0wu\  
template < typename T1, typename T2 > j EbmW*   
  struct result_2 1|p\rHGd  
  { %bP+P(vZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &b@_ah+f  
} ; K>'4^W5d,  
} ; xQZOGq  
%1{S{FB  
q?j7bp]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e)H FI|>  
wf  ]Wm  
template < typename Func, typename aPicker > s>DFAu!  
class binder_1 W>' DQB  
  { XI Mh<  
Func fn; 570ja7C:  
aPicker pk; 1Lf -  
public : iYLg[J"  
c^_+<C-F  
template < typename T > ;ab[YMkH  
  struct result_1 5i6Ji(  
  { ) P7oL.)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2po8n _  
} ; EZWWv L  
PlCw,=K8f  
template < typename T1, typename T2 > 2_Lu 0Yrg  
  struct result_2 Lj /^cx  
  { W(qK?"s2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s1OSuSL>  
} ; m<n+1  
i{}m 8K)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3x(Y+ ymP  
PdKcDKJ  
template < typename T > tuH#Cy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BHpay  
  {  \&d1bq  
  return fn(pk(t)); lGet)/w;c  
} ZW))Mx#K=T  
template < typename T1, typename T2 > E7$ aT^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LI-ewea  
  { \ $TM=Ykj  
  return fn(pk(t1, t2)); T pCXe\W  
} rE "FN~9P  
} ; $m)eO8S+  
Cno[:iom  
y@}WxSK*0  
一目了然不是么? Zp/P/97p  
最后实现bind UaG&HGg]!  
)l*3^kwL{U  
tv-SX=T  
template < typename Func, typename aPicker > hXH+C-%{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *k\ ;G?  
  { L]YJ#5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B|syb!g  
} Bz{"K  
/?>W\bP<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f3;[ZS  
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。 -R9{Ak  
2kgSIvk\  
十一. phoenix -4Q\FLC'k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fda2dY;  
Y;\@ 5TgQ,  
for_each(v.begin(), v.end(), a{e1g93}  
( ZkibfVwe  
do_ 'QpDx&~QP  
[ 87pu\(,'  
  cout << _1 <<   " , " 7iy2V;}  
] Us[F@  
.while_( -- _1), _or_Vw!  
cout << var( " \n " ) g6gwNC:aF  
) KfK5e{yT  
); 0{!-h  
55b/giX  
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: Ct(^nn$A  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor RSe av  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n1x3q/~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Vf(..8  
OHY|< &*  
h5vetci/  
template < typename Cond, typename Actor > 6R2F,b(_  
class do_while MO1H?U hx  
  { =BD |uIR  
Cond cd; RP^L.X(7^  
Actor act; (Ms0pm-#t  
public : 75h]# k9\  
template < typename T >  ?nJv f  
  struct result_1 TPj,4&|  
  { 8XCT[X  
  typedef int result_type; ZP:+'\&J  
} ; 2Z9ck|L>  
U[pR `u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HKC&grp  
Wa!C2nB  
template < typename T > `OZiN;*|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1k%HGQM{  
  { Ea[SS@'R  
  do .*?-j?U.  
    { Dz$dJF1 8  
  act(t); ZlMS=<hgFx  
  } 6m:$RW  
  while (cd(t)); p`"Ic2xPJ  
  return   0 ; uowdzJ7  
} x=W5e ^0?  
} ; 1Si$Q  
vgn,ZcX  
z2A,*|I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ASSe;+yp  
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。 X=jD^"-  
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。 fG@]G9Z  
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。 ] P_yN:~  
下面就是产生这个functor的类: zq$0 ?vGd  
bdBLfWe  
;e2D}  
template < typename Actor > .8|"@  
class do_while_actor qP9`p4c8i  
  { b$/7rVH!  
Actor act; O^~nf%  
public : 6,l5Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Rd@?2)Xm  
*]Eyf")  
template < typename Cond > :@Ml-ZE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; JGYJ;j{E]  
} ; gP ^A  
I!Fd~g9I4  
Vc8w[oS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b6""q9S!  
最后,是那个do_ tt&{f <*  
<`BDN  
;6=*E'  
class do_while_invoker b-J6{=k^  
  { [t?:CgI)E  
public : 9 H>J S  
template < typename Actor > Ih5CtcE1'd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CE4Kc33OU|  
  { 1_mqPMm  
  return do_while_actor < Actor > (act); , 9buI='  
} Q+IB&LdE  
} do_; XS>( Bu  
!H zJ*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2\"T&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =Nz;R2{@  
最后来说说怎么处理break和continue S:c d'68D  
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。 V|2[>\Cv  
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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