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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tL5Xfd?u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zPmVECS  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, d!d 3r W;A  
^Y&Cm.w  
^d"J2n,7L  
oaKf{$vg  
  class filler ;L[9[uQ[C  
  {  Ntqc=z  
public : 70NHU;&N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k`t'P6 bU  
} ; ceOjuzY  
8x{vgx @M  
wv7jh~x(4  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 9,Mp/.T"\  
k@~-|\ooG  
MJb = +L  
5bw]cv$i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); V ;6M[ic}  
~L1O\V i  
Z^|C~lp;n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bXfOZFzq)  
`8-aHPF-  
6?lg 6a/eO  
^Pf&C0xXv  
二. 战前分析 Fv: %"P^  
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。 4"2/"D0  
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 c,qCZ-.Sg  
)k1,oUx  
U&5zs r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W wE)XE  
  /* --------------------------------------------- */ ]UI+6}r  
vector < int *> vp( 10 ); t[maUy _A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >R: +ml  
/* --------------------------------------------- */ +wSm6*j7=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iF0a  
/* --------------------------------------------- */ e.+)0)A-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <It7s1O  
  /* --------------------------------------------- */ @}Ixr{t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $SXxAS1  
/* --------------------------------------------- */ I5A^/=bf&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;!}SgzSH}  
v;Dcq  
U,M,E@  
NQJqS?^W&M  
看了之后,我们可以思考一些问题: p^:Lj9Qax  
1._1, _2是什么? [w/t  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 J*Hn/m  
2._1 = 1是在做什么? EVL;"   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /$z@_U [L  
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。 v(h Xk]S  
C]H <L#)ZU  
of`]LU:  
三. 动工 ZX;k*OrW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }^<zVdwp  
FNM"!z  
nnNg^<[k3  
t4*A+"~j  
template < typename T > %MJ7u}  
class assignment 0q>lW &J  
  { ;5k|gW  
T value; C6M/$_l&a  
public : `.W;ptZ6  
assignment( const T & v) : value(v) {} DxgT]F%  
template < typename T2 > xW9 s[X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } XgKG\C=3  
} ; PoJyWC  
f5 %&  
pCUOeQL(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zrO|L|F&P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =.oWguzu  
f ti|3c  
1^#Q/J,  
Bqi2n'^O2  
  class holder *`-29eR"8  
  { .^S78hr]n  
public : F\R}no5C  
template < typename T > mv?H]i`N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y7-:l u$9  
  { *F*fH>?C#  
  return assignment < T > (t); 0|!<|N<  
} E`n`#=xKR  
} ; J_|}Xd)~t6  
{\/nUbo[  
()#tR^T  
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: "3|"rc&F#  
AV4HX\`{P0  
  static holder _1; cu^*x/0,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 TY\"@(Q|G  
<57l|}8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /VO@>Hoh  
而不用手动写一个函数对象。 rOHW  
TQd FC\@f"  
FTnQqDuT  
[0ffOTy  
四. 问题分析 ]C6[`WF  
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。 idS RWa  
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。 h;p%EZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |K;Txe_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9*+0j2uhQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 llfiNEK5;  
 RhNaYO  
五. 问题1:一致性 + 4g%?5'  
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?| 51opP8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d 4\E  
>MWpYp  
struct holder ynbpewaa  
  { P&3/nL$9N  
  // :@`(}5F4  
  template < typename T > s|j<b#<xQ  
T &   operator ()( const T & r) const &9_\E{o%]  
  { ';\gR/L  
  return (T & )r; <GgtP55  
} : KP'xf.  
} ; B=bI'S8\  
0#fG4D_  
这样的话assignment也必须相应改动: UX'NJ1f  
Y+u-J4bj  
template < typename Left, typename Right > UxcDDa/j2T  
class assignment 8C,utjy  
  { ObyuhAR  
Left l; 4_762Gu%  
Right r; N 3yB1_   
public : 1|WpKaMoq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RvSq KW8  
template < typename T2 > sMS9!{A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &<V_[Wh"  
} ; ;#yu"6{  
\_Kt6=  
同时,holder的operator=也需要改动: ?hJsN  
uWB:"&!^  
template < typename T > T E&Q6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /1W7<']>xV  
  { n *i'vtQ8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Dyk[u g5  
} y^QYl ZO  
7vpN 6YP  
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。 -j`!(IJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zRy5,,i5=[  
Q P=[ Vw  
return l(rhs) = r; y+";  
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。 Qyv'nx0=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n;kciTD%wK  
Vo 6y8@\  
template < typename Tp > QI#*5zm  
class constant_t Cj !i)-  
  { j[/SXF\=  
  const Tp t; ]opW; |{e  
public : !0OD(XT  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Cl9SPz  
template < typename T > RZ|HwYG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g{ v5mly  
  { .:Bwa  
  return t; zyZok*s  
} <p^*Ydx  
} ; nGv23R(?G  
2z.8rNwT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6L8tz 8  
下面就可以修改holder的operator=了 mS:j$$]u  
,_Qe}qFU  
template < typename T > l$-=Pqb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xxoHH#a  
  { "y~muE:.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "$W|/vD+  
} q: TT4MUj<  
c}IX"  
同时也要修改assignment的operator() Tr+h$M1_Ja  
$m:2&lU3  
template < typename T2 > &Mhv XHI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [+%d3+27  
现在代码看起来就很一致了。 GX7 eRqz>  
2q- :p8  
六. 问题2:链式操作 sb}K%-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (ET ;LH3  
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。 @.Z[M  
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。 Zk/' \(5  
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。 '9-axIj70  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O&#S4]Y   
Mhv1K|4s  
template < typename T > rL%]S&M9  
struct result_1 rnn2u+OG   
  { {d 1N&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; QiTR-M2C!  
} ; FJa[ToZ4+  
<JL\?)}n  
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: s- ,=e  
]pOYVf *$  
template < typename T > C#U< k0R  
struct   ref Lp:Nw4_  
  { ?iPZsV  
typedef T & reference; A6^p}_  
} ; E!zd(  
template < typename T > %\}dbYS '  
struct   ref < T &> | rE!  
  { 5q5 )uv"  
typedef T & reference; Q7~'![(a  
} ; Gur8.A;Y  
 xFBh?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @-wNrW$  
SY%A"bC  
template < typename T > cBz!U 8(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a>o"^%x  
  { MzEm*`<  
  return l(t) = r(t); HGO#e  
} I~\O  
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。 /d0Q>v.g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T} n N=Q4  
6=ZRn gQ  
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 Q`.'-iq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xwTijSj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ur'9bl{5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LP^p~5Az  
最后的布局是: "/ tUA\=j  
                Add 9W{,=.%MX$  
              /   \ CfPXn0I  
            Divide   5 RLdl z  
            /   \ |av*!i5Q  
          _1     3 oLgg  
似乎一切都解决了?不。 &$mZ?%^C  
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。 m b%C}8D  
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。 W(;x\Nc7  
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: zKIGWH=qqm  
!oZQ2z~  
template < typename Right > |-~b$nUe  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0LetsDN7I  
Right & rt) const K :1g"  
  { 9#v-2QY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F>(qOH.I  
} \hs/D+MCk  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ppAmN0=G  
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。 oR*ztM  
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。 iuiAK  
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。 VZ\O9lD  
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。 rHvF%o  
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? B4`2.yRis  
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: fuq( 2&^  
"6?lQw e  
template < class Action > >%-Hj6%  
class picker : public Action ,"~WkLI~\t  
  { TQ; Z.)L  
public : "yg.hK`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *8z"^7?^=  
  // all the operator overloaded $aB /+,  
} ; <f%ujrX  
TqIAWbb&  
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。 "gFxfWIA  
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: iJFr4o/R  
hT?6sWa  
template < typename Right > lc]V\ 'e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^;.T}c%N  
  { BbFa=H.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hal7 MP  
} Z;#%t.  
~|h lE z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ful#Px6m  
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。 G3G/ xC"  
e|yX QTlvL  
template < typename T >   struct picker_maker W7t >&3l  
  { |~z3U>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hw;0t,1  
} ; 'iJDWxCD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aS el* L  
  { Re>AsnA[  
typedef picker < T > result; l09Fn>wa  
} ; u^Vh .g]  
Z.quh;  
下面总的结构就有了: _1ew(x2J  
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。 |pJC:woq  
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。 ',GV6kt_k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o7.e'1@  
至此链式操作完美实现。 sI'a1$  
D}-o+6TI?  
u#1%P5r&X  
七. 问题3 S.{fDcM  
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。 K}x_nW  
1pK6=-3w3  
template < typename T1, typename T2 > _3/ec]1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -;$nb~y  
  { ;J]25j]]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NetYg]8`  
} #b'N}2'p#V  
^5>s7SGB"  
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: Wbe0ZnM]  
C}q>YRubZ  
template < typename T1, typename T2 > KF+mZB  
struct result_2 @D)Z{=>{=5  
  { pV7N byb4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Ry&q1j  
} ; )>\4ULR83  
Oa! m  
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? I.1D*!tz  
这个差事就留给了holder自己。 Y6A;AmM8  
    Z&Ue|Z4Qt  
OiF{3ae(  
template < int Order > i\)3l%AK]T  
class holder; Ql8bt77eI-  
template <> );Z]SGd  
class holder < 1 > 2:Q(Gl`<l  
  {  ;\qXbL7  
public : GX  }q9  
template < typename T > /4*WDiH  
  struct result_1 #jBN?Z#  
  { :=*}htP4C  
  typedef T & result; KVN"XqE4  
} ; 7NJFWz!  
template < typename T1, typename T2 > X P;Bhz3j  
  struct result_2 Mu{BUtkzG  
  { w~|1Wd<v  
  typedef T1 & result; u`_*g^5q"  
} ; pISp*&  
template < typename T > M(enRs3`O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L2fZ{bgy  
  { )T1iN(Z  
  return (T & )r; }^Gd4[(,g  
} 8YX)0i'  
template < typename T1, typename T2 > 3-C\2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ja|{1&J.  
  { jZd}O C<  
  return (T1 & )r1; n *<v]1  
}  Qqc]aVRF  
} ; ^2S# Uk  
RNWX.g)b  
template <> b*EXIzQ  
class holder < 2 > r8[T&z@_  
  { GS;%zdH~  
public : x GH1epf  
template < typename T > )*|(i]  
  struct result_1 ut_pHj@  
  { iidT~l  
  typedef T & result; /7/0x ./{  
} ; 6ZOy&fd,Ty  
template < typename T1, typename T2 > 6o=G8y  
  struct result_2 gl8Ib<{  
  { dU_;2#3m  
  typedef T2 & result; G-u]L7t&1  
} ; QM'X@  
template < typename T > 6B" egYv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0 )}$^TV  
  { X(*!2uS  
  return (T & )r; L(G92,.  
} 8Lz]Z h=ZU  
template < typename T1, typename T2 > B{MaMf)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V'pqxjfd  
  { </[: 9Cl  
  return (T2 & )r2; 8 lT{1ro  
} },@``&e  
} ; c5% 6Y2W0  
e,gyQjJR  
QJGKQ2^ n  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |(%zb\#9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5l{Ts04k%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Kct@87z  
!wE}(0BTx  
return l(i, j) = r(i, j); Z7a945Jd  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S,jZ3^  
4_^[=p/R  
  return ( int & )i; nh.32q]  
  return ( int & )j; /M=3X||  
最后执行i = j; *[}^[J x  
可见,参数被正确的选择了。 "rhYCZ B  
.0p^W9  
N|usFqCNk^  
N ( Oyi  
"_1)CDqP  
八. 中期总结 J G$Z.s  
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: G~,:2 o3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WsGths+[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 wT,R0~V0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F3M aqr y  
"i^ GmVn  
ravyiO L  
aZS7sV28  
A8r^)QJP{  
/F)H\*  
九. 简化 :-T*gqj|  
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。 -NJ!g/ >mM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7[pBUDA  
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: neZ.`"LV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 u]*0;-tz  
  +-*/&|^等 % Zjdl  
2. 返回引用。 <0P5 o|  
  =,各种复合赋值等 8\.b4FNJ  
3. 返回固定类型。 Yk!/ow@.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0RFRbi@n(  
4. 原样返回。 I\O\,yPhhP  
  operator, 3uWkc3  
5. 返回解引用的类型。 4?\:{1X=  
  operator*(单目) U8$4 R,+  
6. 返回地址。 Mkxi~p%<r  
  operator&(单目) WKfkKk;G  
7. 下表访问返回类型。 &7e)O=  
  operator[] qet>1<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8^/I>0EZ  
  operator<<和operator>> X}ma]  
WJH\~<{mP  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !]yO^Ob.E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KngTc(^_D  
942lSyix  
template < typename Left > 4GdX/6C.  
struct value_return e'%v1-&sP  
  { "qz3u`[o  
template < typename T > rwLAW"0Qz  
  struct result_1 B;>{0 s  
  { K<`osdp=&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `F YjQ e"p  
} ; i:]*P  
b;sVls  
template < typename T1, typename T2 > D,v U  
  struct result_2 "\C$   
  { Yb3mP!3q8Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GzXUU@p  
} ; ^!<dgBNj  
} ; H,3\0BKk  
OJ|r6  
:}8Z@H!KkY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,l YE  
W!Hm~9fz  
下面我们来剥离functor中的operator() ^&@w$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >@xrs  
&Mq~T_S  
return l(t) op r(t) @hQlrq5c  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q/uwQ o/  
return op l(t) g- AHdYJ  
return op l(t1, t2) t7 n(Qkrv  
return l(t) op Q 1d'~e  
return l(t1, t2) op '.Ed`?<p  
return l(t)[r(t)] NX`*%K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Un`^jw#_  
J%09^5:-z  
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: X+L) -d  
单目: return f(l(t), r(t)); @AHm!9?o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c0B|F  
双目: return f(l(t)); 9{k97D/  
return f(l(t1, t2)); ^k5ll=}  
下面就是f的实现,以operator/为例 )'17r82a  
0sN.H=   
struct meta_divide N{ Z  H  
  { 3.22"U\1:  
template < typename T1, typename T2 > 61puqiGG^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ::Ke ^dp  
  { @SZM82qU2z  
  return t1 / t2; {^(ACS9mL  
} ?0? R  
} ; Q_* "SRz  
S5~VD?O,  
这个工作可以让宏来做: HEA#bd\  
,@1p$n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A+6 n#  
template < typename T1, typename T2 > \ \drqG&wl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (py]LBZ  
以后可以直接用 @1*ohdHH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +fvaUV_-  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 FZ!`B]]le,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) H 0+dV3  
O+g3X5f+  
bM8If"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 mPI8_5V8]  
0/S_e)U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L}@c6fHG  
class unary_op : public Rettype 3"o"fl  
  { s! n<}C  
    Left l; (WJ${OW  
public : ? A(QyaKz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xX*H7#  
wP[t0/dl  
template < typename T > fP.F`V_Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XGP6L0j  
      { 'cY` w  
      return FuncType::execute(l(t)); Y3Vlp/"rB"  
    } i4^o59}8  
#fT*]NN  
    template < typename T1, typename T2 > m[j70jYe  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nX$XL=6mJ&  
      { J[f;Xlh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (`y*V;o4  
    } 626Z5Afg  
} ; ^Z~;4il_F  
A.hd Kl  
1V8-^  
同样还可以申明一个binary_op {?'fyEeg  
h/~n\0,J/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N[kwO1  
class binary_op : public Rettype iD<(b`S  
  { 3p0LN'q]A  
    Left l; z dO#0t N  
Right r; PRz/inru-  
public : _YcA+3ZL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v\p;SwI   
\&H nKhI  
template < typename T > *S/_i-ony  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,o)d3g-&g  
      { %-d]X{J:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 76u&EG%  
    } `uC@nJ  
Pp )3(T:  
    template < typename T1, typename T2 > ) $PDo 7#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]Kr `9r),  
      { y@\V +  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yo[;W vu  
    } qWmQ-|Py  
} ; YW{C} NA  
E9;|'Vy<E  
(\SA *.)  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _q~=~nub  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ANgw"&&>(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9W(dmde>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 lbpq_=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V0)fZS@tf  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8']9$#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s8}@=]aA  
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) #5V9o KM  
下面是修改过的unary_op I'|$}/\`  
g]*#%Xa  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > L:FoSCN Y(  
class unary_op 'nF2aD%A  
  { vd8{c7g:n  
Left l; 0}b tXh  
  ih7/}   
public : \EVBwE,  
U\Z?taXB  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qHxqQ'ks;  
y\ a1iy  
template < typename T > '0FhL)x?"T  
  struct result_1 daYx76yP_?  
  { @HOBRRm`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~JaAii{  
} ; %Ah^E$&n2  
y3h/ IpT  
template < typename T1, typename T2 > -{ H0g]  
  struct result_2 ;UxP Kpl  
  { KN*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eM+!Y>8Y  
} ; dH-s2r%s  
|o\8  
template < typename T1, typename T2 > y~FV2$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &}A[x1x06)  
  { gSh+}r<7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wu)w   
} ~J P=T  
1R,:  
template < typename T > vvm0t"|\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |9B.mBoX  
  { m%76i;uP  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~8]NK&J  
} dxmE3*b`  
YxP&7oq  
} ; 7(5 4/  
>"C,@cN}B  
62Z#Y Q}x  
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 [Nk3|u`h  
好啦,现在才真正完美了。 )Q .>rX,F  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5=Di<!a;  
ndkti5L,   
template < typename Right > Cvf[/C+  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B#M5}QT|2  
  { u,UmrR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |]c8jG\h  
} DK$s&zf  
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。 $f zaPD4.  
f\jLqZY  
e:5bzk!~  
xftBSdVE  
mVy|{Oh  
十. bind ]bK=FIK2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 QnJZr:4b  
先来分析一下一段例子 2K3{hxB  
8p:j&F  
D ^x-^6^  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  w/kt3Lw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?nmn1`UT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r.BIJt)  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  0}CGuws  
我们来写个简单的。 \Rp-;.I@6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *cgI.+  
对于函数对象类的版本: 9_ d pR.  
vMm1Z5S/  
template < typename Func > lGOgN!?i  
struct functor_trait Vb= Mg  
  { Wh.?j>vB  
typedef typename Func::result_type result_type; |b)Y#)C;  
} ; tfGHea)M  
对于无参数函数的版本: !s&NT @ S  
yI"6Da6|y  
template < typename Ret > W`u[h0\c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N9v1[~ bv_  
  { ]VD|xm:kj  
typedef Ret result_type; [_}J F}6  
} ; i~{Ufi  
对于单参数函数的版本: Ac<Phy-J  
LL3#5AA"k|  
template < typename Ret, typename V1 > "*Tb" 'O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v uoQz\  
  { {\:{[{qF  
typedef Ret result_type; D>LZP!  
} ; 5Er2}KZJv,  
对于双参数函数的版本: *^:N.&]  
\Z+z?K O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #3+!ee27#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TL}++e 7+  
  { '7i Sp=  
typedef Ret result_type; )3>hhuaa  
} ; {qN 5MsY  
等等。。。 %'X[^W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6x%h6<#xh*  
|\7 ET[X q  
template < typename Func > :>Ay^{vf=  
struct func_return L2[f]J%  
  { %@6}GmK^  
template < typename T > n\^Tq<] a  
  struct result_1 N19({0+i2  
  { <y?r!l=Am  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /\4'ddGU  
} ; C,v(:ZE$J7  
vy\RcP  
template < typename T1, typename T2 > &M.66O@  
  struct result_2 D F*:_B )  
  { ,f[>L|?e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z )SY.iK.  
} ; T Kg aV;92  
} ; rV T{90,  
a_'2V;  
EV*IoE$W]=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SUU !7Yd|  
u[DfzH  
template < typename Func, typename aPicker > i:OK8Q{VI  
class binder_1 =*r]) Vg^  
  { .MP !`  
Func fn; e,Uo#T6J  
aPicker pk; x7eQ2h6O  
public : P_Gw-`L5T  
?'KL11@R  
template < typename T > p(/dBt[3k  
  struct result_1 MM x9(`t*.  
  { VB, ?Mo}R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E: $P=%b  
} ; d\jPdA.a=  
B(n{e53 9f  
template < typename T1, typename T2 > JNJ=e,O,  
  struct result_2 }wHW7SJ  
  { no9;<]4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ljx(\Cm  
} ; 9 mmCp&~Z  
>o7n+Rb:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <c qbUL  
mg$]QnbAnH  
template < typename T > `CgaS#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iC9 8_o_9  
  { ^]W<X"H+Z  
  return fn(pk(t)); {6_|/KE9_  
} --|Wh^i>?  
template < typename T1, typename T2 > ?C&z]f3(:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :n.f_v}6  
  { ]Zyur`  
  return fn(pk(t1, t2)); dAkgR~  
} @jsDq Ln  
} ; (?(zH3  
X0haj~o[  
=1Oj*x@*4  
一目了然不是么? #w\~&0  
最后实现bind PGLplXb#[S  
32/MkuY^u  
TiO"xMX  
template < typename Func, typename aPicker > jO1r)hw N>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :F{:Z*Fi0  
  { ]jmL]Ny^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^wc"&;=c|  
} /iJ4{p   
 f-E( "o  
2个以上参数的bind可以同理实现。 m6[0Kws&  
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。 znaUBv_  
6u7?dG'4  
十一. phoenix or';A'k  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Zy(W^~NT  
Ct=- 4  
for_each(v.begin(), v.end(), ] 0B2# d  
( pXtXjb  
do_ ~nG(5:A5g/  
[ I.94v #r  
  cout << _1 <<   " , " 5Drq9B9;  
] ;bL EL"x%  
.while_( -- _1), <\}KT*Xp  
cout << var( " \n " ) zN:K%AiGxe  
) 3T!lA  
); =yyp?WmC8  
I| b2acW  
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: I$0)Px%z  
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 K3x.RQQ-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T3pmVl  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kMt 8/E`  
"t_-f7fS7  
e[ /dv)J  
template < typename Cond, typename Actor > _G.>+!"2/  
class do_while )Hk3A$6(  
  { J1:1B ,^y  
Cond cd; $+3}po\  
Actor act; ?Vdia:  
public : @Q/-s9b  
template < typename T > AbYqf%~7`l  
  struct result_1 8_6Q~  
  { -cSP _1  
  typedef int result_type; 2U:H545]]  
} ; 4@ML3d/  
'_/Bp4i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K?zH35f$  
y1bbILWej  
template < typename T >  uJ5Eka  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /i-J&*6_  
  { T|dY 2  
  do Ffv`kn@  
    { [vHv0"   
  act(t); U 9A~9"O  
  } Ie`13 L2  
  while (cd(t)); PV4(hj  
  return   0 ; 'b#0t#|TM  
} P3nb2.  
} ; },>pDeX^P  
C~N/A73gF  
|*'cF-lp6v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d_)o  
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。 # P?6@\  
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。 OVko+X`  
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。 ,XIz?R>;c  
下面就是产生这个functor的类: OZTPOz.  
r!HwXeEn/  
LK, bO|  
template < typename Actor > n;$5Cq!v=  
class do_while_actor 4)"n RjGg  
  { %d>=+Ds[  
Actor act; 7_mw%|m6@  
public : ,Td!|~I|j6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L2pp6bW  
'6xQT-sUih  
template < typename Cond > ;M_o)OS3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MwR 0@S}*  
} ; GA?87N  
m"fNK$_d  
20iq2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ircp``g  
最后,是那个do_ \z$p%4`E@  
P  '>SmQ  
E 2"q3_,,  
class do_while_invoker tvu!< dxZ  
  { mXUGe:e8  
public : Q`rF&)Q5  
template < typename Actor > pDh{Z g6t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &p}$J )q  
  { l411a9o  
  return do_while_actor < Actor > (act); Pj4/xX  
} <HJl2p N  
} do_; ( @3\`\X  
't_[dSO  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s_> f5/i2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "v`   
最后来说说怎么处理break和continue X83 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。 XP1~d>j  
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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