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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda './qBJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BG-nf1K(  
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, ? R[GSS1  
>A L^y( G  
ucLh|}jJ5  
h=au`o&CG  
  class filler bV)h\:oC  
  { F&+_z&n)  
public : L?(1 [jB4G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} T-oUcuQB  
} ; ]xV2= !J  
h!Fh@%  
Rh@UxNy\,  
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: 8"wavh|g4  
rUB67ok*  
l@<Jp *|  
;,KT+!H$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 1OK~*=/4  
XS0NjZW  
Y$hLsM\%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~ ^~+p  
!r*JGv=  
L_zB/(h  
sPX~>8}|VP  
二. 战前分析 ]INt9Pvqm  
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。 RBeQT=B8~  
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 *ES"^N/88  
>o"0QD  
Jj1lAg 0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S: g 2V  
  /* --------------------------------------------- */ RL"hAUs_1  
vector < int *> vp( 10 ); <;Td8T;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,UT :wpc^i  
/* --------------------------------------------- */ ~05(92bK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8\`otJY  
/* --------------------------------------------- */ *U,W4>(B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cbx( L8  
  /* --------------------------------------------- */ ARB^]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3=lQZi<]%  
/* --------------------------------------------- */ cn$0^7?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p!LaR.8]  
u&Xn#f h  
q+67Wc=  
.uo:fxbd2  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9aKCO4  
1._1, _2是什么? _ba.oIc  
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。 d+7Dy3i|g=  
2._1 = 1是在做什么? PrEfJ?  
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。 2\xEMec  
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。 tjDCfJx*  
KJ6:ZTbW  
&K,rNH'R  
三. 动工 6~8X/ -02  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A0uA\E4q  
G9c2kX.Bf  
vau#?U".}>  
4g/Ly8  
template < typename T > lJ4&kF=t  
class assignment 3)~z~p7  
  { 3%V VG~[  
T value; j2!^iGS}  
public : z]Mu8  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6Y= MW{=F  
template < typename T2 > p~t5PU*(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sC RmLUD  
} ; b@N*W]  
@1peJJ{  
[JX=<a)U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mr#XN&e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'y:+w{I2o  
[YQ` `  
sJcwN.s  
v>p~y u+G  
  class holder %VzCeS9  
  { E{Y)=tW[  
public : *}NJ  
template < typename T > gl"1;C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~f!iz~  
  { <nT).S>+  
  return assignment < T > (t); x5nw/''[2  
} f5|Ew&1EP  
} ; e^Lt{/  
`n`aA)|<  
)XL}u4X  
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: @D&}ZV=J  
MF~Tr0tOC  
  static holder _1; ]bb`6 \h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0RGSv!w  
f{u3RCfX~2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ejPK-jxCa/  
而不用手动写一个函数对象。 )3KQ QGi8  
"DNiVL.  
:k.C|V!W  
Nm=\~LP90  
四. 问题分析 UZRCJ  
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。 5"&{Egc_  
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。 ;K<W<v5m0N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N2S7=`5/T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 roG f &  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xs3t~o3y  
ZzV%+n7<Vx  
五. 问题1:一致性 Snf1vH  
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?| sa>}wz<o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZA/:\6gm  
ZU-vZD>  
struct holder N|L Ey  
  { vL:tuEE3  
  // Hb{G RG70  
  template < typename T > /tGj`C&qtw  
T &   operator ()( const T & r) const ZQPv@6+oY  
  { :raYt5n1,y  
  return (T & )r; /MQI5Djg  
} (#;<iu}  
} ; $j!VJGVG  
_3?7iH  
这样的话assignment也必须相应改动: F`\7&'I  
ZI'Mr:z4  
template < typename Left, typename Right > an9k2 F.)  
class assignment ~kAen  
  { XT 'v7  
Left l; MX{p)(HW  
Right r; ir*T ,O 2J  
public : H+ Y+8   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VY=c_Gl  
template < typename T2 > Kn<z<>vO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vg/:q>o  
} ; rG|*74Q]  
b!Z-HL6  
同时,holder的operator=也需要改动: ,| EaW& 2  
"Gh?hU,WWZ  
template < typename T > w %sHA  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tag~SG`ov  
  { /*8Ms`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?u]%T]W  
} Z#lZn!EbK  
g0BJj=  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 fhZD#D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;0f?-W?1  
'YcoF;&[C  
return l(rhs) = r; gqf*;Z eU  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 T]tG,W1>i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [:!D.@h|  
hVAP )"5  
template < typename Tp > 4d*=gy%  
class constant_t H/Fq'FsQB  
  { .(8sa8{N  
  const Tp t; V:w=h>z8  
public : mnM!^[|z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *[eh0$  
template < typename T > ,mE*k79L6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )Ekp <2B:0  
  { AW+ q#Is  
  return t; <"" fJ`7  
} D<2|&xaR  
} ; .l->O-=  
G=lket6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _lE0_X|d  
下面就可以修改holder的operator=了 xN +j]L C  
dm&vLQVS  
template < typename T > ~#b&UR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .WR+)^&zz  
  { Z+< zKn}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k-b0Eogp]  
} 2vit{  
A:3:Cr  
同时也要修改assignment的operator() /k(KA [bS  
"c6(=FFq  
template < typename T2 >  OBY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y!6,ty'  
现在代码看起来就很一致了。 ]~SOGAFW  
JPX5Jm()  
六. 问题2:链式操作 'o#ve72z1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D#T1~r4  
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。 d+Vx:`tT  
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。 :{d?B$  
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。 +([ iCL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CmNd0S4v  
x*A_1_A  
template < typename T > Ifm|_  
struct result_1 'ju{j`b  
  { 0!c^pOq6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >!vb;a!  
} ; B!=JRf T  
u*ZRU 4 U  
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: *jps}uk<  
Vn`-w  
template < typename T > etEm#3  
struct   ref {:VUu?5-t;  
  { szY=N7\S*  
typedef T & reference; S[bFS7[  
} ; j#TtY|Po  
template < typename T > IQFt4{aK3  
struct   ref < T &> (1r.AG`g  
  { Khbkv  
typedef T & reference; ptS1d$  
} ; .cTK\  
wj fk >  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: jrMY]Ea2`  
r?s,  
template < typename T > ubn`w=w$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >4A~?=  
  { ,1"w2,=  
  return l(t) = r(t); H*DWDJxmV  
} :RsO $@0G  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 l@8UL</W  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F j_r n  
|=7ouFl  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2l)J,z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K +oFu%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0ivlKe%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^<8 c`k )e  
最后的布局是: qsjTo@A  
                Add eGZX 6Q7m  
              /   \ FF"6~  
            Divide   5 +X4O.6Mn  
            /   \ km; M!}D  
          _1     3 ?NZKu6  
似乎一切都解决了?不。 P&@:''  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Hnv{sND[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "#4p#dM0e  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 8KioL{h  
N`tBDl"ld  
template < typename Right > ~:Jw2 P2z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Jl^Rz;bQ-  
Right & rt) const x(/KHpSWK  
  { cSYW)c|t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sE4= 2p`x  
} [TAW68f'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,O@x v  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 AnV\{A^  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 h 7feZ_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Z&hzsJK{m$  
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。 V0Cz!YM_3  
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? b_&;i4[  
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: 3Zm'09A-.  
U!E   
template < class Action > SMr ]Gf.  
class picker : public Action 4WV'\R+m  
  { CKShz]1  
public : UXz0HRRS0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B!|<<;Da6  
  // all the operator overloaded ~c>*3*  
} ; C3n_'O  
$2uZdl8Rvj  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  >:whNp  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "HRoS#|\  
)$#]h]ac  
template < typename Right > OW (45  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~Qzb<^9]  
  { W+[XNIg5   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |=C&JA  
} O2|[g8(_F  
@add'>)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ju""i4  
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。 {Mc^[}9  
:` >|N|i  
template < typename T >   struct picker_maker Vy;f4;I{  
  { <MgR x9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2%YtMkC5  
} ; mE3^5}[>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B+G,v:)R6z  
  { 5"4O_JQ  
typedef picker < T > result; 5T?esF<  
} ; $sDvE~f0n  
hlPZTr=a  
下面总的结构就有了: 9Foo8e  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8r^~`rL  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 pyEi@L1p  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 KX e/i~AS  
至此链式操作完美实现。 HZBU?{  
l0Myem v?z  
c+PT"/3  
七. 问题3 >#}MDwKZD  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 t:tT Zh  
=%, ;=4w  
template < typename T1, typename T2 > #hEN4c[Ex  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W+ tI(JZ  
  { 0MK|spc  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !xs. [&u8  
} rixP[`!]x  
Qp{gV Ys  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: (fmcWHs  
E DuLgg@  
template < typename T1, typename T2 > Qe=,EXf  
struct result_2 Si,[7um  
  { N zY}-:{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I^iJ^Z]vx  
} ; S Rs~p  
7Y$#* 7  
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? W2L:  
这个差事就留给了holder自己。 D9H(kk  
    TrxZS_  
j4wcxZYY~  
template < int Order > c\i`=>%b@  
class holder; #J. v[bOWQ  
template <> h^F^|WT$  
class holder < 1 > mQmn&:R  
  { ! 8q+W`{  
public : ^,L vQW4  
template < typename T > H"|xG;cf  
  struct result_1 zzsQfI#  
  { v,Lv4)  
  typedef T & result; *vn^ W  
} ; 7cx~?xk <m  
template < typename T1, typename T2 > kTG4h@w  
  struct result_2 (are2!Oq  
  { !w['@x.  
  typedef T1 & result; Qq;` 9-&j  
} ; 8'Dp3x^W>  
template < typename T > W=T3sp V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KlMrM% ;y  
  { %} WSw~X  
  return (T & )r; O5HK2Xg,C  
} V5y8VT=I  
template < typename T1, typename T2 > hC ^|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p<1z!`!P  
  { _@CY_`a  
  return (T1 & )r1; ;Ee!vqD2  
} u.( WW(/N  
} ; 5mB%Xh;bg  
Fj\}&H*+  
template <> %,$Ms?,n`  
class holder < 2 > t3ua5xw  
  { rj[2XIO  
public : 0z) 8i P  
template < typename T > O)nLV~X  
  struct result_1 Js7(TFQE  
  { " , c1z\  
  typedef T & result; WPVur{?<  
} ; _jK    
template < typename T1, typename T2 > zoXCMBg[  
  struct result_2 h&eu}aF  
  { x\t)uM%  
  typedef T2 & result; r\7F}ZW/  
} ; =[%ge{,t  
template < typename T > :USN`"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _EeH  
  { \u@4 eBAV  
  return (T & )r; [(v?Z`cX\  
} %2Q:+6)  
template < typename T1, typename T2 > OjxaA[$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2XhtK  
  { sg"J00  
  return (T2 & )r2; }:u" ?v=|j  
} L3:dANG  
} ; b_= $W  
Xd%c00"U  
CJB   
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> >。 ;AV[bjRE\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %bo0-lnp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3`PPTG  
$ o rN>M42  
return l(i, j) = r(i, j); ^'EeJN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,"?h _NbF  
?>b>LDpx?  
  return ( int & )i;  L><# I  
  return ( int & )j; WP,Ll\K)7  
最后执行i = j; {awv= s  
可见,参数被正确的选择了。 .`Ey'T_  
?sQOz[ig;  
;,T3C:S?  
;J|sH>i  
JmDi{B?  
八. 中期总结 j^ L"l;m  
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: MhMY"bx8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )cA#2mlS'1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Jy&O4g/'5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [{.e1s<EK  
Q 6djfEN>  
OiI[w8  
#<ppiu$  
*Ag</g@ h  
AR9D;YfR~  
九. 简化 j)4:*R.Z]  
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。 +_Nr a  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,ra!O=d~0  
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: S a5+_TW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -dXlGOD+C  
  +-*/&|^等 ? b;_T,S[  
2. 返回引用。 (_S`9Z8=  
  =,各种复合赋值等 :s8^nEK  
3. 返回固定类型。 K)z{R n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6"@+Jz  
4. 原样返回。 0* Ox>O>  
  operator, EBjSK/  
5. 返回解引用的类型。 M B]8iy8  
  operator*(单目) @Qw~z0PE<l  
6. 返回地址。 ^(<Ecdz(  
  operator&(单目) e~ #;ux  
7. 下表访问返回类型。 &R$6dG4  
  operator[] Ewjzm,2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N{L'Q0!  
  operator<<和operator>> H&K(,4u^  
[?rK9I&  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 GT$.#};u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +"8 [E~Bih  
)!+M\fT  
template < typename Left > 8U,VpuQ:  
struct value_return E(J@A'cX  
  { /.1c <!  
template < typename T > Dqss/vwV  
  struct result_1 %@/"BF;r  
  { v&t~0jX,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; E`#m0Q(8  
} ; RLBeti>  
x*}41;j}C  
template < typename T1, typename T2 > wf47Ulx  
  struct result_2 A*d Pw.  
  { }j=UO*|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &)UZ9r`z  
} ; oNW.-gNT  
} ; uSnG=tB  
V_b"^911r  
a=(D`lQ8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @qP uYFnw  
a?Q\nu1  
下面我们来剥离functor中的operator() W+HiH`Qb]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0ws1S(pq  
kKbq?}W[  
return l(t) op r(t) Z>=IP-,>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1'.SHY|  
return op l(t) +Sz%2 Q  
return op l(t1, t2) t8vR9]n  
return l(t) op 9a\H+Y~  
return l(t1, t2) op Ziclw)   
return l(t)[r(t)] ;bz|)[4/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "Zk# bQ2j  
<sU?q<MC  
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: WiDl[l"{9  
单目: return f(l(t), r(t)); ckn0I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m\9R;$ \  
双目: return f(l(t)); yV{&x  
return f(l(t1, t2)); G]Rb{v,r  
下面就是f的实现,以operator/为例 ' i- 6JG%  
m9yi:zT%  
struct meta_divide ?'RB)M=Og7  
  { E?\&OeAkO  
template < typename T1, typename T2 > n7Em t$Hi>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GnAG'.t-Z  
  { rGa@!^hk  
  return t1 / t2; Ck`-<)uN  
} E}^np[u7  
} ; w;;yw3  
<x&0a$I  
这个工作可以让宏来做: ie<zc+*rW  
L7kNQ/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ qp#Is{=m  
template < typename T1, typename T2 > \ 36]pE<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }~W:3A{7;  
以后可以直接用 w&c6iFMd0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xIt'o(jQH  
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 Y-Iu&H+\  
(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。。。) ;v#BguM  
dO?zLc0f  
&xhwx>C`K  
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 p\;\hHai  
jl-2)<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Whoqs_Mm{  
class unary_op : public Rettype qV;E% XkkS  
  { [{!K'V  
    Left l; x*`S>_j27=  
public : }~I(e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |uUGvIsXn  
#%Hk-a=>)#  
template < typename T > =*0KH##%$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [j3-a4W u  
      { W4OL{p-\/  
      return FuncType::execute(l(t)); Uu_g_b:z  
    } 9Wu c1#  
pyHU +B  
    template < typename T1, typename T2 >  3o_)x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _\/KI /  
      { K#"J8h;x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uez"{_I  
    } b]0]*<~y  
} ; LDDg g u   
>m$jJlAv8  
/D d.C<F  
同样还可以申明一个binary_op 9f#~RY|#m  
!+UU[uM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~^{>!wU+  
class binary_op : public Rettype }l>\D~:M  
  { lpq) vKM}^  
    Left l; `Wl_yC_*G;  
Right r; m&PfZ%'[  
public : MZ2/ks  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kC,=E9)O  
8=K%7:b  
template < typename T > Y YE{zU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o*k.je1  
      { jo-2D[Q{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V),wDyi  
    } GyC/39<P  
'c&[kMR  
    template < typename T1, typename T2 > pD@:]VP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {})d}dEC  
      { |D% O`[k+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .B+Bl/  
    } "L0Q"t:  
} ; JpRn)e'Z  
b I-uF8"  
YujR}=B!/  
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 aZ,j1j0p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <~ Dq8If  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H|Y*TI2vf8  
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。 .Ei#mG-=}&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :' =le*h  
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。。。 =Lh8#>T\h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tP:ER  
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) <(!~s><.  
下面是修改过的unary_op &wX568o  
j%U'mGx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @tX8M[.eA  
class unary_op s||c#+j"8  
  { Zv0'OX~8i  
Left l; |2Y/l~  
  %ws@t"aER  
public : _,<@II  
Ueu~803~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ` t>A~.f  
4Uk\hgT0  
template < typename T > 8DuD1hZq  
  struct result_1 U>i}C_7g  
  { { .j030Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S l`F`  
} ; ${5E  
xV0:K=  
template < typename T1, typename T2 > z41v5rB4  
  struct result_2 S^x?<kYQau  
  { X%98k'h.y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JA$RY  
} ; 9'=ZxV  
"$nff=]  
template < typename T1, typename T2 > 1{<r~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y<t(m$s  
  { 5K,=S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Fr_6pEH]}  
} #= T^XHjQ  
;LC?3.  
template < typename T > YmwXA e:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '-BD.^!!  
  { 489xoP  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,B:r^(}0j  
} oh7tE$"c  
n#5S-z1KNw  
} ; 6@x^,SA  
$q##Tys  
-br): }f  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug B"rO  
好啦,现在才真正完美了。 P}"T 3u\N  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2Z-QVwa*U  
N<O<wtXIj  
template < typename Right > 2v<O}   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const txiX1o!/L  
  { bZ#5\L2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :eH\9$F`x;  
} ><qA+/4]_  
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。 c=D~hzN  
eVzZfB-=4}  
_h I81Lzq  
AYAbq}'Yt  
CY\D.Eow  
十. bind v\+`n^=  
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。 m:c0S8#:  
先来分析一下一段例子 #S(b2LEc  
qFI19`?8E  
;?v&=Z't.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Hb[P|pPT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }nptmc  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^mouWw)a_  
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。 ;u=%Vn"2a  
我们来写个简单的。 !AG {`[b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MS]Q\g}U  
对于函数对象类的版本: pwRCfR)"X  
n7|,b- <  
template < typename Func > R7A:K]iJ5  
struct functor_trait HP\5gLVXY  
  { 7~SnY\B|  
typedef typename Func::result_type result_type; > qPP_^]  
} ; NieNfurG%  
对于无参数函数的版本: e@1A_q@.  
j9X|c7|  
template < typename Ret > ,20l` :  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :sttGXQX  
  { ZSr!L@S  
typedef Ret result_type; T:".{h-i  
} ; &}t8O?!  
对于单参数函数的版本: !3{;oU%*  
u'^kpr`y  
template < typename Ret, typename V1 > +.gj/uy*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /!N=@z)  
  { ZZ T 9t#~  
typedef Ret result_type; 8T[<&<^-  
} ; yq1 G6hw  
对于双参数函数的版本: _h 6c[*  
~[f`oC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Mcq!QaO}&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IZGRQmi"  
  { -!V{wD3,B  
typedef Ret result_type; ]^Xj!01~  
} ; 2qQ;U?:q  
等等。。。 8m?cvI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Zy.3yQM9i  
$R+rB;=a!  
template < typename Func > SE(c_ sX  
struct func_return 5tk7H2K^<  
  { /,~g"y.;,  
template < typename T > T^{=cx9x9  
  struct result_1 3d,:,f|h  
  { FlUO3rc|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; % [~0<uO  
} ; 3`)ej`  
,9MNB3  
template < typename T1, typename T2 > 8n:N#4Dh^  
  struct result_2 JcMl*k  
  { G:@1.H`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZAn9A>5_  
} ; =pTTXo  
} ; jp1e3 Cg  
k3KT':*  
Ypxp4B  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 !R gj'{  
&aa3BgxyE  
template < typename Func, typename aPicker > D6"d\F m<  
class binder_1 ~)zxIO!  
  { 27}7 n  
Func fn; %;|dEY  
aPicker pk; /8Z&Y`G  
public : o wI:Qs_/4  
k8l7.e*  
template < typename T > w9mAeGyE  
  struct result_1 J1Az+m  
  { b|;h$otC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _%23L|  
} ;  A; *<  
V DZOJM)(  
template < typename T1, typename T2 > 2+b}FVOe\  
  struct result_2 tR2%oT>h  
  { >3~)2)Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mNEh\4ai  
} ; ,el[A`b  
JIHIKH-#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} B|8|f(tsSa  
t OxH9  
template < typename T > .:GOKyr(~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wp5H|ctl  
  { dV16'  
  return fn(pk(t)); .p?SPR  
} YU!s;h  
template < typename T1, typename T2 > cSNeWJKA6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4i5b.b U$  
  { |sl^4'Ghc  
  return fn(pk(t1, t2)); 3+vVdvu%  
} ^,)nuU y  
} ; bI_MF/r''  
@; I9e  
#!%zf{(C+  
一目了然不是么? M4CC&?6\  
最后实现bind ^dsj1#3z  
^zS;/%  
Bu+?N%CBi  
template < typename Func, typename aPicker > L6;'V5Mg72  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) L GVy4D  
  { *"4l}&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pU[yr'D.r  
} y$_]}<b  
 WK@<#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TtKKU4yp  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ez)Ks`  
RCxwiZaf33  
十一. phoenix <`NsX 6t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5h Dy62PRr  
fO .=i1 E}  
for_each(v.begin(), v.end(), lC,~_Yb  
( ll- KK`Ka  
do_ 0 0|!g"E>$  
[ B7YE+  
  cout << _1 <<   " , " & 9 c^9<F  
] jW-;Y/S  
.while_( -- _1), 412E7   
cout << var( " \n " ) hE$3l+  
) |JP'j1 Ka  
); e@ $|xa")  
oA7|s1  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &A`,hF8  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  Y(2Z<d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rKd|s7l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mZmEE2h  
7zJ2n/`m*  
IN;9p w  
template < typename Cond, typename Actor > `&xdSH  
class do_while Uj3HAu  
  { !c-MC|  
Cond cd; j]]5&u/l  
Actor act; qDhZC*"9#D  
public : X8?@Y@  
template < typename T > IiE^HgM  
  struct result_1 @$ lX%p>  
  { g jzWW0C  
  typedef int result_type; Dhfor+Epy  
} ;  6pfkv2.}  
&GvSgdttv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~l{Qz0&  
W}}ZP];  
template < typename T > {fX~%%c"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JG1q5j##]b  
  { s0/m qZ]s  
  do 2tCw{Om*  
    { VB T 66kV  
  act(t); W tHJG5  
  } q5@Nd3~h  
  while (cd(t)); 51H6 W/$  
  return   0 ; |W@Ko%om  
} {?EmO+![}  
} ; |$ZS26aYw}  
ZM <UiN  
;l `Ufx  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @ 'N $5  
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。 rOO10g  
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。 bFlI:R&<  
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。 e7\gd\  
下面就是产生这个functor的类: p=Le oc1  
4xg1[Z%:  
Bss *-K]  
template < typename Actor > oIIi_yc  
class do_while_actor OYn5k6  
  { RL/7>YQ  
Actor act; ua &uR7  
public : 1/qD5 *`Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8ph1xQ'  
pY&dw4V  
template < typename Cond > ?hR0 MnP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8m `Y  
} ; pS7y3(_  
61OlnmvE  
Gl45HyY_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I,,SR"  
最后,是那个do_ aRI.&3-  
99,=dzm  
D!Nc&|X^  
class do_while_invoker .h4Z\R`  
  { Eb63O  
public : X}C8!LA  
template < typename Actor > .*>C[^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X.,R%>O}`P  
  { a|3+AWL%  
  return do_while_actor < Actor > (act); >9#) obw  
} t}pYSSTz  
} do_; c'Z)uquvP  
O&~ @ior  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,1JQjsR   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Us pv^O9_  
最后来说说怎么处理break和continue wN/v-^2  
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。 *8yC6|wL?  
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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