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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Mj&f7IUO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {4Q4aL(  
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, H( `^1  
//G5lW/*  
jfyV9)  
-{>Nrx|  
  class filler [=Wn7cr  
  { 5|ih>?C/(  
public : (Al.hEs'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L&qzX)  
} ; #,O<E@E  
;T}#-`O_Im  
k--.g(T  
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: 0px@3/  
`zHtfox!  
A6'G%of  
Urhh)i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $;%-<*Co  
Ga-AhP  
ZpPm>|w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9YMUvd,u  
J{=by]-rD,  
%-+lud  
/vFw5KUu  
二. 战前分析 t_ &FK A  
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。 US+PI`  
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 >2 gemTy  
vN%zk(?T  
WlVC0&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OGNjn9av  
  /* --------------------------------------------- */ g2 uc+p  
vector < int *> vp( 10 ); ZoB?F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7-+X -Y?  
/* --------------------------------------------- */ "k\W2,q[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); rr2'bf<]  
/* --------------------------------------------- */ !`vm7FN"u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ARW|wXhyf  
  /* --------------------------------------------- */ -^8gZk/(W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t &u,Od  
/* --------------------------------------------- */ $Q1:>i@I|g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -IJt( X|  
`gy]|gS#b  
-p`hevRr  
KcVCA    
看了之后,我们可以思考一些问题: w,]cFT  
1._1, _2是什么? ,,oiL  
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。 p"/1Kwqx  
2._1 = 1是在做什么? 'DlY8rEGP  
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。 (F_Wys=6  
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。 E9 {Gaa/{  
*J@2A)ZDv0  
7Xv.C&jzd  
三. 动工 AFL*a*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qgw:Q  
5aw#!K=J'  
w-[WJ:2.  
NA[yT  
template < typename T > bF:vD&Sf  
class assignment ;}3wT,=sN  
  { 2EsKC)  
T value; H"d.yZM0  
public : YMnG-'^Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} r4jW=?|  
template < typename T2 > =PyU9C-@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?3Wh. %n  
} ; b&p*IyJR  
R{kZKD=  
F<X)eO]tk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nJ.p PzH2g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment InMeD[*^  
c]F$$BT  
oddS~lW  
D0=D8P}H:  
  class holder _h7!  
  { .Xh^L  
public : mgX0@#wFn  
template < typename T > 0U ?1Yh7 m  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .Nr}V.?57  
  { vn~DtTp/  
  return assignment < T > (t); '0U+M{  
} iSo+6gu   
} ; _Qs )~  
p0? X R  
x$I~y D  
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: cC1nC76[  
tTe\#o`  
  static holder _1; ry3;60E \)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^%|{>Mz;c  
Jz 'm&mu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W}+Q!T=  
而不用手动写一个函数对象。 SQWwxFJ  
TLl*gED  
c'&3[aa  
/!oi`8D  
四. 问题分析 }k7@ X  
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。 YN9ug3O+  
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。 IfeG"ua|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -7TT6+H)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qbu Lcy3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z%6I$KAN8  
 :D} xT]  
五. 问题1:一致性  nsij;C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K=M5d^K<E  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BQ,]]}e43z  
#?YQ&o~gZ  
struct holder XUfj 0  
  { v$p<6^kJ  
  // ko@I]gi2  
  template < typename T > 'h%)@q)J)  
T &   operator ()( const T & r) const pq#Hca[  
  { POfvs]  
  return (T & )r; $d{{><  
} X_Is#&6;  
} ; <<6i6b  
#,Fk  
这样的话assignment也必须相应改动: ' ]l,  
Ra&HzK?  
template < typename Left, typename Right > PZKKbg2 S  
class assignment FcdbL,}=<  
  { hvQOwA;e  
Left l; `]#DdJ_|  
Right r; ;yqJEj_m(  
public : :@KWp{ D7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VzA~w` $d  
template < typename T2 >  [53rSr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 73A1+2  
} ; 0yfmQ=,X  
CSRcTxH  
同时,holder的operator=也需要改动: GQ[: vX`  
':R)i.TS  
template < typename T > ba1zu|@w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cT`x,2  
  { )3=oS1p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); IfF<8~~E  
} yP :>vFd7  
Vx;f/CH3!  
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。 UN'hnqC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gs_"H  
w{?nX6a@p  
return l(rhs) = r; HB\<nK  
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。 Y\(Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: F6dm_Oq&  
57Y(_h:  
template < typename Tp > bqJL@!T  
class constant_t ^6Q(he  
  { ,+3l9FuQ  
  const Tp t; TW(rK&  
public : 30-XFl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O(!J^J3_z  
template < typename T > C8}ujC  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const rV<yM$IA  
  { /(8Usu?g.  
  return t; /0s1q  
} \om$%FUP  
} ; k|F<?:C  
.t.H(Q9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .n[!3X|d  
下面就可以修改holder的operator=了 s 4Lqam!  
?;i O  
template < typename T > :/c=."z.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const v*7}ux8  
  { Tm-Nz7U^^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ..UmbJJ.u  
} |Kky+*  
}o0R`15dA  
同时也要修改assignment的operator() u3(zixb  
AYeA)jk  
template < typename T2 > !e*Q2H+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YQ}Rg5 o  
现在代码看起来就很一致了。 ):; &~  
&?f{.  
六. 问题2:链式操作 lO3$V JI  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lZ.x@hDS  
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。 aFjcyD  
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。 $YSAD\a<  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }]$%aMxy T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "*CQ<@+  
*kY\,r&!P  
template < typename T > N`1:U 4}  
struct result_1 Qz2Y w `  
  { <e-9We."  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  ;)s$Et%  
} ; ?lW-NPr  
N3 .!E|  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Pc#8~t}2  
t}>6"^}U  
template < typename T > }u:@:}8K  
struct   ref J@PwN^`  
  { ) (unL`y  
typedef T & reference; B38_1X7  
} ; |=L~>G  
template < typename T > 3B!lE(r%J  
struct   ref < T &> {R%v4#nk  
  { ~XQj0'  
typedef T & reference; z )s{>^D  
} ; n[8ju,=  
S&_Z,mT./  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E/2kX3}  
Kq#\P  
template < typename T > 8dgI&t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mz$)80ly  
  { <9z2:^  
  return l(t) = r(t); oE \Cwd  
} d.Wq@(ZoA  
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。 z(b0U6)qQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2 Z K:S+c  
kDI(Y=Fg  
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 IaMZPl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {JTO Q 8&  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9eO!_a^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %\Dvng6$  
最后的布局是: h&@ A'om~  
                Add hG51jVYtw  
              /   \ )7!q>^S{ B  
            Divide   5 I/4:SNha  
            /   \ l2H-E&'=  
          _1     3 :U;n?Zu S  
似乎一切都解决了?不。 K8`Jl=}z%&  
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。 zURxXo/\V  
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。 _~~:@fy  
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: XgRrJ.  
V&nTf100  
template < typename Right > s zBlyT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u'Ja9m1  
Right & rt) const z}?*1c  
  { yKupPp);  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Itq248+Ci  
} `;KU^dH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :yg:sU  
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。 tFlLKziU  
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。 =AEl:SY+  
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。 Rdb[{Ruxb  
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。 Cg{V"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? t!}QG"ma  
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: G bW1Lq&"  
JF{yhx,+ p  
template < class Action > 2cv!85  
class picker : public Action (4:&tm/;  
  { H}v.0R  
public : >4I,9TO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B$ty`/{w,B  
  // all the operator overloaded 4wLN#dpeEy  
} ; YY{0WWua  
)9F o  
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。 bUv}({  
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: 6(#fGH&[  
h?t#ABsVK  
template < typename Right > ]0[Gc \h}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ++>HU{  
  { hA?Flq2QV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6t zUp/O  
} |l\!  
\!-IY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,=TY:U;?  
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。 oe (})M  
7hV9nuW  
template < typename T >   struct picker_maker ]|H`?L  
  { s&Bk@a8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RSv?imi=  
} ; F!k3/z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6[.#B!;9  
  { \@\r`=WgB  
typedef picker < T > result; ,Yp+&&p.  
} ; )GT*HJR(vc  
c >O>|*I  
下面总的结构就有了: B|\JGnNQ  
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。 F.rNh`44  
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。 k<&zVV '  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Uzi.CYVs%  
至此链式操作完美实现。 |\}&mBR  
9#;GG3  
pA%}CmrMq  
七. 问题3 kT@m*Etr{  
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。 s'7PHP)LOJ  
5SB!)F]   
template < typename T1, typename T2 > 9V'ok.B.x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '3i,^g0?t0  
  { Mzg zOM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WX-J4ieL  
} $q$G  
*jf%Wj)0M  
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: a<NZC  
+!~"o oQZh  
template < typename T1, typename T2 > **G5fS.^W  
struct result_2 !=3Ce3-  
  { w *pTK +  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sBq-"YcjR  
} ; v 1.8]||^  
/g`!Zn8a  
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? &FpoMW  
这个差事就留给了holder自己。 f 0|wN\  
    ?~:4O}5Ax  
uGc0Lv4i/  
template < int Order > 1PN!1=F}  
class holder; 3|0wD:Dy  
template <> @zC p/fo3  
class holder < 1 > d:vuRK4+  
  { S{Q2KD  
public : 94}y,\S~  
template < typename T > nb~592u  
  struct result_1 U[R[VY7  
  { f=EWr8mno  
  typedef T & result; Ql1J?9W  
} ; kf:Nub+h t  
template < typename T1, typename T2 > eY V Jk7  
  struct result_2 YlhyZ&a,  
  { zl3GWj|?\7  
  typedef T1 & result; RxYC]R^78  
} ; =j"bLX6;  
template < typename T > _2a)b(<tF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *-';ycOvr  
  { "?M)2,:A  
  return (T & )r; )Tl]1^  
} 9*2Q'z}_  
template < typename T1, typename T2 > =T-jG_.H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y-s6Z \  
  { Yh["IhjR  
  return (T1 & )r1; 2PC:F9dh\  
} nZX`y -AZ  
} ; 96d&vm~m1  
s/0bXM$^  
template <> ;L@p|]fu  
class holder < 2 > O>LqpZ  
  { KIGMWS^^  
public : 0F%/R^mw  
template < typename T > [9;[g~;E%m  
  struct result_1 4J{W8jX  
  { `uof\D<']  
  typedef T & result; ^4~?]5Y\  
} ; b:Tv Ta  
template < typename T1, typename T2 > moD)^':.  
  struct result_2 6W/uoH=;  
  { ;w<r/dK   
  typedef T2 & result; O9P4r*prA  
} ; 0<)Ep~!  
template < typename T > [85b+SKW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C({r1l4[D  
  { n #S?fsQN  
  return (T & )r; :I2spBx  
} )E*-  
template < typename T1, typename T2 > Kw =RqF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FM"[:&>  
  { 1l s8h  
  return (T2 & )r2; ~hb;kc3  
} 8 +mW  
} ; GQ0(lS  
=bOMtQ]  
13p.dp`  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 cz1 m05E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P#9Pq,I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~^J9v+  
@ek8t2??x  
return l(i, j) = r(i, j); +O4//FC-"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p:ubj'(U05  
2i$_ ,[fi  
  return ( int & )i; ZfibHivz  
  return ( int & )j; pN{XGkX.  
最后执行i = j; k{ $,FQ4  
可见,参数被正确的选择了。 6~O;t'd  
f{-,"6Y1  
u/apnAW@M  
Zm vtUma  
DFQ`<r&!  
八. 中期总结 &-L9ws  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: uBw[|,yn2*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 c27Zh=;Tj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ' L-h2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kvN<o-B  
Xb@dQRVX  
+bk+0k9k5  
xD9ZL  
7[1 VFc#tf  
ma6Wr !J  
九. 简化 m A('MS2  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 blUS6"kV}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3uL$+F  
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: 5& _R+g  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "iJAM`Hi  
  +-*/&|^等 \j4!dOGZ  
2. 返回引用。 d*$x|B|V  
  =,各种复合赋值等 @QDUz>_y  
3. 返回固定类型。 SC--jhDZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >#y1(\e  
4. 原样返回。 W~5gTiBZ]  
  operator, ab[V->>%  
5. 返回解引用的类型。 s$~H{za  
  operator*(单目) tILnD1q  
6. 返回地址。 Ym#io]  
  operator&(单目) OKA6S*  
7. 下表访问返回类型。 I5E5,{  
  operator[] :4)lmIu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L i+|%a  
  operator<<和operator>> i "aQm  
.uB[zJc  
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。 f[q_eY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  CVZ 4:p  
;\]DZV4?)r  
template < typename Left > <bJ~Ol  
struct value_return X7SSTcA   
  { 88}04  
template < typename T > 2<*Yq 8  
  struct result_1 D >kkA|>  
  { UMH~Q`"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tPDB'S:&3  
} ; X^C $|:  
]j.!   
template < typename T1, typename T2 > `F~Fb S  
  struct result_2 (kx>\FIK*  
  { mo]>Um'F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9lX[rBZ  
} ; NM1TFs2Y*  
} ; T{ lm z<g  
lEpPi@2PK  
w$749jGx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vIFx'S~D  
z]sQ3"cmX  
下面我们来剥离functor中的operator() fVZ_*'v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hG3RZN#ejq  
gIcPKj"8${  
return l(t) op r(t) %Jn5M(myC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5hB2:$C  
return op l(t) b{ W ,wn  
return op l(t1, t2) K=2j}IPe  
return l(t) op / `w'X/'VJ  
return l(t1, t2) op n4 Y ]v  
return l(t)[r(t)] 4;w# mzd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B^hK  
dRTpGz  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6.4,Qae9E  
单目: return f(l(t), r(t)); \g|;7&%l3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gOk^("@  
双目: return f(l(t)); ||?wRMV  
return f(l(t1, t2)); ? oGmGKq  
下面就是f的实现,以operator/为例 Sq 2yQSd  
uMP&.Y(  
struct meta_divide X .S8vlb4z  
  { 3K_!:[  
template < typename T1, typename T2 > UmQ'=@^kR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) WTh|7&  
  { v aaZ  
  return t1 / t2; nzu 3BVv  
} ;:gx;'dm5  
} ; )5bdWJ>l  
ZZ6F0FLXJ  
这个工作可以让宏来做: Va'K~$d_  
HjN )~<j  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5(OF~mX#  
template < typename T1, typename T2 > \ ~9ILN~91  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xE.=\UzJ  
以后可以直接用 =;xlmndT,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ("BFI  
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 **O4"+Xi8  
(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。。。) +NEP*mk  
c5rQkDW  
-nT+!3A8  
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 JGD{cr[S  
M>k7 '@G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (jYs_8;  
class unary_op : public Rettype D2Go,1  
  { ?8 C+wW  
    Left l; ;3sT>UB  
public : |@-WC.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0+:.9*g=k  
z_l3=7R  
template < typename T > iVu+ct-iv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 90aPIs-  
      { cuk2\> Xl  
      return FuncType::execute(l(t)); +msHQk5#$m  
    } e?lqs,m@"  
*Ucyxpu~$  
    template < typename T1, typename T2 > (\/HGxv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0XYO2 k  
      { = xX^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )Y&De)=  
    } nLfnikw&  
} ; RLHe;-*b]I  
T*T.\b  
\]ODpi 2  
同样还可以申明一个binary_op wD,F=O  
Ju9v n44  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]VYl Eqe  
class binary_op : public Rettype .RWBn~b#I  
  { +li^0+3-'  
    Left l; !3&vgvr  
Right r; 6HqK%(  
public : 8c|IGC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QF>[cdl?8  
w9PY^U.Y3e  
template < typename T > er#=xqUY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hB+ t pa  
      { r#}Sy \  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,`7GI*Vq  
    } ~3Y NHm6V  
d?P aZz{4  
    template < typename T1, typename T2 > tj&A@\/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const db XG?K][  
      { Ji[w; [qL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3U`.:w`  
    } |#B"j1D,H  
} ; 3*TS 4xX  
e4b~s  
DRIv<=Bt  
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 )-{Qa\6(%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bcs!4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mC7Y *  
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。 >D;hT*3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .-AB o]hf  
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。。。 Dn3~8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !T~d5^l!  
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) %E\%nTV  
下面是修改过的unary_op D+3Y.r 9  
1X*T219o  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bH{aI:9Fb  
class unary_op 4Dia#1$:J  
  { [mPdT^h  
Left l; KIFx &A  
  v1=X=H  
public : ;" *`  
wVOL7vh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?Q3~n^  
U;GoC$b}|  
template < typename T > 72zuI4&  
  struct result_1 2&fwr>!$  
  { F/SsiUBS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `yZZP   
} ; 7nz+n#  
0gD0}nH  
template < typename T1, typename T2 > {UBQ?7.jE  
  struct result_2 )^Pvm  
  { N{t :%[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \ZRoTh  
} ; S\5k' ifh  
c$kb0VR  
template < typename T1, typename T2 > i q:Q$z&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #cG479X"  
  { vqOLSE"t*O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~vV )|  
} d$rUxqB.  
x,gE$dNzy  
template < typename T > "q^'5p]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V )k, 9=  
  { bxSKe6l  
  return OpClass::execute(lt(t)); N"RYM~c7  
} ;nKHm  
YG~ o  
} ; @) ZO$h  
pEj^x[b`^  
6//FZ:q  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Gj19KQ1G  
好啦,现在才真正完美了。 L1kM~M  
现在在picker里面就可以这么添加了: p_qm}zp  
r`R~{;oT  
template < typename Right > +^DRto=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const } .3]  
  { 04PoBv~g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mzE$aFu8  
} B UQn+;be  
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。 mH*@d"  
iSr`fQw#  
n R\n\   
/witDu7  
2PR7M.V 7  
十. bind P% +or*  
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。 uOl(-Zq@  
先来分析一下一段例子 $FQcDo|[  
r*N~. tFo  
y,v0-o~q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G?1x+H;o5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 } }f_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M*O(+EM  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ] `B,L*m6  
我们来写个简单的。 <,@H;|mZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n4WSV  
对于函数对象类的版本: G&@-R{i  
*"ykTqa  
template < typename Func > +2EHmuJ;  
struct functor_trait p fL2v,]g  
  { ]PlY}VOY  
typedef typename Func::result_type result_type; 8Da(tS  
} ; gp$EXJ=  
对于无参数函数的版本: JN&MyA"  
abICoP1zQ  
template < typename Ret > : 'd76pM-  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  /[Bl  
  { V;iL[  
typedef Ret result_type; HZDk <aU/!  
} ; MUbhEau?  
对于单参数函数的版本: e{fZ}`=7y  
@[d#mz  
template < typename Ret, typename V1 > F2bm+0vOJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'bB>$E  
  { "JzfL(yt  
typedef Ret result_type; BgJkrv7~  
} ; H\)gE>  
对于双参数函数的版本: w~<FG4@LU  
n> MD\ZS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bbd0ocva  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <\, & :<  
  { +jq 2pFQ  
typedef Ret result_type; EkRdpiLB  
} ; 5U0ytDZ2/(  
等等。。。 z@!^ow)`J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T$ H2'tK|  
pNp^q/- yB  
template < typename Func > J3H.%m!V  
struct func_return KU+( YF$1  
  { d@-wi%,^  
template < typename T > YO)')&  
  struct result_1 LIr(mB"Y0  
  { R]CZw;zS_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3hc#FmLr2b  
} ; `6rrXU6|  
T|;^.TZ  
template < typename T1, typename T2 > McEmd.S<n  
  struct result_2 }l.KpdRT2  
  { LkaG8#m1R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M$,Jg5Dc  
} ; davvI$TA  
} ; k?^%hO>[  
,q8(]n 4  
>4Iv[ D1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N\_( w:q  
"3@KRb4f  
template < typename Func, typename aPicker > 9n_ eCb)H  
class binder_1 XK1fHfCEa  
  { Tv`_n2J`2  
Func fn; /r-8T>m  
aPicker pk; xC)7eQn/R  
public : w'd.;  
GSQfg  
template < typename T > 7. %f01/i  
  struct result_1 r k@UsHy  
  { -dl}_   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0[lS(K  
} ; ?^U c=  
BApa^j\?  
template < typename T1, typename T2 > ]X*YAPv  
  struct result_2 9^oo-,Su_  
  { y0;,dv]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8, =G1c  
} ; [d0%.+U  
DK)u)?!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Fl<(m  
bpGzTU  
template < typename T > HP;|'b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Nc_n5D6  
  { hPcS, p{%  
  return fn(pk(t)); 1c'79YU  
} 5KK{%6#f\  
template < typename T1, typename T2 > "rVU4F)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T 4eWbNSs  
  { EVG"._I@  
  return fn(pk(t1, t2)); ` %uK0qw"  
} S:#e8H_7m]  
} ; Im6U_JsNZh  
`\wUkmH  
}0Y`|H\v  
一目了然不是么? NJ<N%hcjK  
最后实现bind `y'aH 'EEd  
):S!Nl  
2pz4rc  
template < typename Func, typename aPicker > $1~c_<DN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uw_H:-J  
  { =w6}\ 'X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L/)B}8m\  
} *y{+W   
V+46R ]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `6P?G|'   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +uELTHH=  
/0 _zXQyV  
十一. phoenix (oF-O{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: oQ{cSThj  
o'96ON0  
for_each(v.begin(), v.end(), /V#7=,,  
( #J\s%60pt  
do_ dKb ^x^  
[ Gh'X.?3   
  cout << _1 <<   " , " XwtAF3oz  
] kAeNQRjR  
.while_( -- _1), KYf;_C,$  
cout << var( " \n " ) fL2^\dB;  
) y[7C% Wj  
); /,X7.t_-  
9l#gMFknI  
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: IYLZ +>  
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 g**5z'7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^Wm*-4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N2T&,&, t  
YIO.yN"0  
'^DUq?E4  
template < typename Cond, typename Actor > >4~#%&  
class do_while W1hX?!xp!  
  { z<i,D08|d  
Cond cd; -8/JP  
Actor act; rfc|`*m}0  
public : K>$qun?5  
template < typename T > lQWBCJ8y  
  struct result_1 >%l:Dw\A:  
  { oJh"@6u6K  
  typedef int result_type; TVYz3~m  
} ; e:BDQU  
c`ftd>]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Sj@15 W  
jccOsG9;_  
template < typename T > %7 /,m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]=|P<F   
  { AC'lS >7s  
  do >P<'L4;  
    { zC#%6@P\  
  act(t); 2 ZK%)vq0  
  } m2Q$+p@  
  while (cd(t)); i\  "{#  
  return   0 ; :Pf>Z? /d  
} WI{; #A  
} ; :xtT)w  
f]]f85  
L0xsazX:x  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9OfU7_m  
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。 9>;} /*:H  
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。 ZL,8,;]  
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。 5#2jq<D  
下面就是产生这个functor的类: #Skj#)I"  
p_r4^p\  
[83>T ,  
template < typename Actor > ~U3S eo }  
class do_while_actor w{r8kH  
  { Cg^:jd  
Actor act; ;t!9]1  
public : >8(jW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'B,KFA<  
($'V& x8T  
template < typename Cond > .lr5!Stb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #"<?_fao~  
} ; J 3B`Krh  
Hnd+l)ng  
7gr^z)${J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GL`tOD:P"  
最后,是那个do_ 0#^Bf[Dn  
,\x$q'  
tpZ->)1  
class do_while_invoker Wj tft%  
  { 4kh8W~i;/  
public : Mt=R*M}D0  
template < typename Actor > qX?[mdCHZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7O$ &  
  { >4c`UW  
  return do_while_actor < Actor > (act); &oEyixe  
} fbV@=(y?  
} do_; .`+yo0O:  
O J>iq@ >  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WN\PX!K9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6+e4<sy[E  
最后来说说怎么处理break和continue 7"a4/e;^  
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。 #Wk5E2t  
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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