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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hb)83mH}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kidv^`.H$w  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ehMpo BL  
4/2@^\?i)  
99~-TiU  
bl|)/)6o  
  class filler PvxU.  
  { mMK 93Ng"&  
public : VZk;{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pWoeF=+y]W  
} ; JY D\VaW  
ZRa~miKyM  
GgvMd~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: wu} Zu  
i$!K{H1{9  
U[ogtfv`m  
qvJQbo[.9P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y)AHM0;g  
gm: xtN  
"Z-YZ>2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 axkNy}ct  
NV2$ >D  
{]7lh#M  
P@Pe5H"o  
二. 战前分析 'H1k  
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。 `4qtmbj  
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 A_.}- dzF  
e~6>8YO+7j  
kNrd=s,-]D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ng[LSB*57Y  
  /* --------------------------------------------- */ |1+ mHp  
vector < int *> vp( 10 ); rGQ([e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); GM0pHmC  
/* --------------------------------------------- */ tRTJQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0\o5+  
/* --------------------------------------------- */ qcBamf  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *OY Nx4k  
  /* --------------------------------------------- */ (Ii+}Mfp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); e{ZS"e`!  
/* --------------------------------------------- */ ^8g<>, $  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (/_w23rr  
[](] "r  
C'joJEo  
O F?o  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^`9O$.'@  
1._1, _2是什么? .H86f !=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 A] f^9F@  
2._1 = 1是在做什么? %^;rYn3  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *adwCiB  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9%?a\#C  
,Q+.kAh !G  
s`dUie}y<  
三. 动工 l+^4y_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Qf@ha  
!<0 `c  
,GF(pCZzG  
fvV5G,lD3h  
template < typename T > =$< .:b  
class assignment }I~)o!N%7  
  { R'B-$:u  
T value; BIjkW.uf  
public : $< .wQ8:Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} Mg\8m-L^  
template < typename T2 > rJCu6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \~>7n'd ]  
} ; H66F4i  
`M,Gsy1h  
>ti)m >f  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (U|WP%IM'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ap<j;s4`  
Ce@"+k+w  
e,@5`aYHM@  
bxAHzOB(\  
  class holder @`rC2-V  
  { {$_Gjv  
public : .oe\wJS6  
template < typename T > 2<uBC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8qv>C)~~`  
  { |I=GI]I  
  return assignment < T > (t); 7n'Ww=ttI  
} %u*HNo  
} ; h"ATRr^  
)1Z @}o 9  
Vx=tP.BO]  
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: qfgw^2aUa  
wF{M"$am  
  static holder _1; LcmZ"M6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8 v<*xy  
ce1U}">11  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 249DAjn+  
而不用手动写一个函数对象。 #7naI*O  
BBRZlx  
?p &Xf>K  
J L2g!n= K  
四. 问题分析 'LLpP#(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 rTA#4.*&  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _>Oc> .MB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qGECw#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iY3TB|tMt  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ak,T{;rD  
wl%I(Cw{]  
五. 问题1:一致性 B3&ETi5NTU  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S+-V16{i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X;yThb` iI  
SM[VHNr,-  
struct holder lxtt+R  
  { z_nY>_L83*  
  // IMHt#M`  
  template < typename T > X/A(8rvCr  
T &   operator ()( const T & r) const dY.NQ1@"  
  { mZL0<vU@^  
  return (T & )r; Ihx[S!:  
} !+3nlG4cw  
} ; 6@ =ipPCR  
*30T$_PiX|  
这样的话assignment也必须相应改动: li%A?_/m<&  
t^g+nguz  
template < typename Left, typename Right > sO8F0@%aH(  
class assignment UZ7ukn-  
  { 23P7%\  
Left l; 3u1\zse  
Right r; \&^U9=uq  
public : p)*x7~3e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +Al* MusS  
template < typename T2 > y6gaoj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z /f0 .RJ  
} ; L [X "N  
kC/An@J^#  
同时,holder的operator=也需要改动: 3F{R$M}  
MZdj!(hO  
template < typename T > 7J5Yzu)D  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const } v3w-  
  { \NQ[w7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kQO5sX$;  
} QzV%m0  
ZEG~ek=jM  
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。 hGU 3DKHT  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z>ztFU  
SBamgc  
return l(rhs) = r; :hDv^D?3  
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。 71,GrUV:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'L G )78sk  
;! #IRR  
template < typename Tp > Z#s-(wf  
class constant_t s mqUFo  
  { ?fNUmk^A<  
  const Tp t; G-Zn-I  
public : TZa LB}4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t7,**$ST  
template < typename T > !s[ gv1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8,]wOxwqi  
  { FOS*X  
  return t; /7K7o8g  
} *xDV8iu_  
} ; E^x/v_,$w!  
e}2[g  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8D`TN8[W  
下面就可以修改holder的operator=了 LN=#&7=$c  
a#+;BH 1  
template < typename T > #[y2nK3zF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |5\: E}1  
  { *):s**BJ$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )C $1))  
} 1A N)%  
@g1T??h   
同时也要修改assignment的operator() kf_*=ER  
iy|xF~  
template < typename T2 > =+"-8tz8FV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ro18%' RRI  
现在代码看起来就很一致了。 Gc<^ b  
L:Me  
六. 问题2:链式操作 ^[1Xl7)`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r9~IR  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 z=qxZuFkDs  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 9&1$\ZH  
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。 f!JSb?#3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oX?~  
gg$:U  
template < typename T > *)Pb-c  
struct result_1 VoNk.h"T  
  { K9S(Xip  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XknbcA|  
} ; NP$ D9#   
$%5vJiuk  
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: G:Nwi=vN  
bl4I4RB  
template < typename T > $A>]lLo0  
struct   ref K(_8oB784  
  { k(_^Lq f-  
typedef T & reference; }XRRM:B|)(  
} ; B'D~Q  
template < typename T > dSbz$Fct  
struct   ref < T &> sUpSXG-W/@  
  { 6x@4gP y[  
typedef T & reference; ~oeX0l>F  
} ; 6tup^Rlo;$  
#x(3>}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]9hhAT44  
/rv=ml pRL  
template < typename T > >S:+&VN`M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const TR!7@Mu 3  
  { RHuc#b0  
  return l(t) = r(t); Enqs|fkbN  
} #6nuiSF  
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。 }Hb_8P  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sDyt3xN  
+xBM\Dz8  
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 ! $fF3^8-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4JGU`L:~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )D ':bWP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h~k+!\  
最后的布局是: lF)k4 +M  
                Add 13/U4-%b2  
              /   \ FyRr/0C>  
            Divide   5 J%8hf%! ud  
            /   \ l,ra24  
          _1     3 d 2z!i^:  
似乎一切都解决了?不。 r%%<   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 (sEZNo5n  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 i^V3u  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ?wMS[Kj  
)7a 4yTg!~  
template < typename Right > zO3}c3D~q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [k7 ;^A5/  
Right & rt) const r[AqA  
  { &dJ\}O[r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l1]'3]P(  
} n;~6'f xe  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~{[,0,lWU  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 :bz;_DZP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 BzI(  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 poXT)2^)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 5} 1qo7;  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? {EVHkQ+o  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =v~$&@  
W";Po)YC  
template < class Action > WRN}>]NgQ  
class picker : public Action GD#W=O  
  { `qa>6`\  
public : {0Ej *%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >RKepV(X7  
  // all the operator overloaded bdvVPjGc&  
} ; OCI{)r<O2m  
0Y/k /)Ul]  
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。 ou [Wz{  
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: NucLf6  
. "`f~s\G  
template < typename Right > OZE.T-{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E# *`u  
  { dlc'=M  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ex)U'.^  
} B[[1=  
:/i13FQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~{!,ZnO*  
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。 wKAxUPzm  
s7:w>,v/  
template < typename T >   struct picker_maker ;Dc\[r  
  { o^<W3Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  fG|+ !  
} ;  Rlx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KL8WT6!RZ  
  { YtY.,H;  
typedef picker < T > result; W29GM -,K  
} ; @D@'S:3  
2w /qH4  
下面总的结构就有了: j9 &0/ ~/  
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。 :c0 |w  
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。 Kg#s<#h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :w:ql/?X  
至此链式操作完美实现。 [3io6XG x@  
V-z F'KI[  
qgsw8O&  
七. 问题3 n]bxG8~t  
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。 Ct}rj-L<i  
3E:+DF-Z\  
template < typename T1, typename T2 > WvWZzlw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a,\GOy(q{  
  { +(vL ~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); KPI[{T\`ZM  
} >2;KPV0H  
u 9%AK g}~  
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: &Ef6'  
|~YhN'OJ  
template < typename T1, typename T2 > 6G>bZ+  
struct result_2 Tg6nb7@P  
  { zjwo"6c>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; x DX_s:A  
} ; -/J2;AkGH  
*uMtl'  
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? 4I3)eS%2  
这个差事就留给了holder自己。 R|dSjEs  
    Z%I9:(  
E0"DHjR  
template < int Order > szD BfGd%j  
class holder; -.hH,zm  
template <> j% E9@#  
class holder < 1 > (r$QQO) /  
  { W[.UM  
public : T( sEk  
template < typename T > 5fud:k  
  struct result_1 8^"P'XQ  
  { *wK7qS~VB2  
  typedef T & result; o1 @. <Q+}  
} ; }7/Ob)O  
template < typename T1, typename T2 > &^@IAjxn  
  struct result_2 r;OE6}L>  
  { j:'!P<#  
  typedef T1 & result; r2>y !Q?  
} ; \DRYqLT`  
template < typename T > F` ]s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7\JA8mm  
  { Rj {D#5  
  return (T & )r; QD*(wj  
} -vBk,;^>  
template < typename T1, typename T2 > ({p @Ay  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Op:7EdT#  
  { S:xG:[N@  
  return (T1 & )r1; "=XRonQZ  
} -xc'P,`  
} ; Q4&<RWbT^  
Qv:J#uVw?O  
template <> m4kUA"n5  
class holder < 2 > ^tKJ}}  
  { K9f7,/  
public : &\s>PvnquX  
template < typename T > "Kt[jV;6  
  struct result_1 8??%H7~  
  { qGc>+!y  
  typedef T & result; DSx D531[A  
} ; +G>;NiP_  
template < typename T1, typename T2 > Gzu $  
  struct result_2 KoO\<_@";  
  { 3?oj46gP  
  typedef T2 & result; z3p #`  
} ; ' 8bT9  
template < typename T > B=J/HiwV)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D1<$]r,  
  { ^LJ?GJ$g  
  return (T & )r; J0"<}"  
} ?$FvE4!n  
template < typename T1, typename T2 > B|n<{g[-cM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /-jk_8@a  
  { ](H vx  
  return (T2 & )r2; B%d2tsDw  
} 7U{g'<  
} ; [!E~pW%|n  
;yK:.Vg  
Z]I yj 97  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #y%?A;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LXQ-J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !t 92_y3  
:ift{XR'  
return l(i, j) = r(i, j); XDi[Iyj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &-1;3+#w  
Zf%6U[{ T  
  return ( int & )i; ;l6tZ]-"  
  return ( int & )j; d>qxaX;  
最后执行i = j; sd~T  
可见,参数被正确的选择了。 ^zr]#`@G  
B?tO&$s  
Q.G6 y,KR  
u2xb^vu  
L E>A|M$X  
八. 中期总结 ~ -hH#5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: *qm@;!C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ij=}3;L_!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kf<5`8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor * F T )`  
bqDHLoB\1  
]o]*&[C  
cCH2=v4hU  
X%._:st  
9 6'{ES9D  
九. 简化 V+kU^mI  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ^l\^\ >8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U:.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Qm X(s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N yK7TKui  
  +-*/&|^等 s~(iB{-  
2. 返回引用。 @gZ<!g/vza  
  =,各种复合赋值等 )} H46  
3. 返回固定类型。 0FV?By  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C%csQ m  
4. 原样返回。 l;dZJ_Ut$  
  operator, Ysk,9MR(F  
5. 返回解引用的类型。 WwF4`kxT  
  operator*(单目) S:En9E  
6. 返回地址。 ?][2J  
  operator&(单目) @*gm\sU4  
7. 下表访问返回类型。  TVP.)%  
  operator[] i>C:C>~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;ip"V 0`  
  operator<<和operator>> a!>yX ex  
)c#m<_^  
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: h.O# d>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: t zhkdG  
TKsze]/q  
template < typename Left > Uaho.(_GP  
struct value_return ='0f#>0Q  
  { 89@e &h*  
template < typename T > {g>k-.  
  struct result_1 })R8VJ&C/  
  { YolO-5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ec4jiE  
} ; 7lvUIc?krW  
l ^*GqP5  
template < typename T1, typename T2 > /IS j0"/$  
  struct result_2 ?N,'1I  
  { 38%xB<Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !ACWv*pW  
} ; 2>3gC_^go  
} ; e%'$Vx0kA  
:H$D-pbJ4  
6N&S3<c4JO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;u'mSJI'  
tZ]|3wp  
下面我们来剥离functor中的operator() *JX)q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lMX 2O2 o  
7)IB IlV  
return l(t) op r(t) V6,D~7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \ :8eN}B  
return op l(t) 9K@>{69WQ  
return op l(t1, t2) FBM 73D@`  
return l(t) op T{={uzQeJJ  
return l(t1, t2) op u":D{+wC |  
return l(t)[r(t)] ^IxT.g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B8^tIq  
3:i4DBp,i  
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: FKd5]am  
单目: return f(l(t), r(t)); L)'JkX J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u:pdY'`"#  
双目: return f(l(t)); "-4V48ci  
return f(l(t1, t2)); 66?!"w  
下面就是f的实现,以operator/为例 mAFqA  
,uD F#xjl,  
struct meta_divide |i"A!r W  
  { sD$ \!7:b  
template < typename T1, typename T2 > )""i"/Mn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) OYJy;u3"  
  { {_1^ GIIS  
  return t1 / t2; Z1FO.[FV  
} q!k  F  
} ; AF1";duA  
<R7* 00  
这个工作可以让宏来做: `)F lb|da  
eB78z@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >eg&i(C+  
template < typename T1, typename T2 > \ sQ/7Mc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z= -u89]  
以后可以直接用 mf'N4y%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) t@1e9uR  
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 aTs5^Kh')  
(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。。。) f- pt8  
:<=!v5 SK  
.9Bimhc6K  
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 e0HG"z4  
PKR0y%Ar  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "_ b Sy  
class unary_op : public Rettype BBw`8!  
  { L`YnrDZK  
    Left l; =iRi 9r'l  
public : ^Ois]#py  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^>uzMR!q5  
+15j^ Az  
template < typename T > h:(Jes2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -gh',)R   
      { l!\C"f1o,  
      return FuncType::execute(l(t)); %*<k5#Yq  
    } <pGPuw|~I  
FyYQ4ov0&o  
    template < typename T1, typename T2 > )1O *~%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const __c:$7B/4U  
      { |v8>22y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9u1)Kr=e  
    } )_b #c+  
} ; &-+qB >SK>  
5oplV(<?*S  
EuqmA7s8A  
同样还可以申明一个binary_op ~)D2U:"^xm  
C81+nR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;)[RG\  
class binary_op : public Rettype a=k+:=%y  
  { &by,uVb=|{  
    Left l; m^h"VH,   
Right r; 7|T<dfQk  
public : %96JH YcX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {$>*~.Wu  
OekcU% C  
template < typename T > Kwfrh?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WUAjb,eo  
      { knpb$eX4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /^qCJp`  
    } skdSK7 n  
pq*b"Jku1  
    template < typename T1, typename T2 > fu9y3`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ! 2"zz/N{  
      { b ,7:=-D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N{iBVl  
    } wCeSs=[  
} ; >DQl&:-)t  
7'j?GzaQ+  
8 +xLi4Pw  
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 WE4:Jy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 79uL"N;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hT^6Ifm  
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。 n<\^&_a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X.xp'/d  
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。。。 W<yh{u&,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TF|GGY i  
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) )rz4IfE  
下面是修改过的unary_op {LJwW*?  
9+9}^B5@A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l},*^Sn<5  
class unary_op Q <^'v>~n  
  { b.h~QyI/W  
Left l; kX\t0'=]  
  !li Q;R&  
public : :^3MN  
5h+g^{BE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M\,0<{  
&pK1S>t  
template < typename T > Pp:(PoH  
  struct result_1 ?;+=bKw0  
  { ;:cU/{W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,\[&%ph  
} ; 4eYj.=I  
R8Lp8!F'  
template < typename T1, typename T2 > iYHD:cg)~  
  struct result_2 =bZ>>-<  
  { `f*?|)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2y#4rl1Utx  
} ; C#p$YQf  
N+b" LZc  
template < typename T1, typename T2 > :doP66["!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sBu=@8R]y  
  { mR[J Xh9s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qUx!-DMY  
} ep3_G\m  
! s?vj <  
template < typename T > '7 6}6G%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nBaY|  
  { q*@7A6:FV>  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5IBe;o  
} E0>4Q\n{  
@;fdf3ian  
} ; ov#/v\|0  
4cr >sz  
W4QVWn %3  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug D^04b< O<x  
好啦,现在才真正完美了。 f 7y1V(t  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^;c!)0Q<Z  
Bg"b,&/^u  
template < typename Right > @YU}0&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~ra2Xyl  
  { +~  :1H.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b,~4O~z  
} ToCB*GlL  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 1*[h$Z&H?  
TPq5"mco  
b3H~a2"d  
t=~al8  
J Q%e'  
十. bind V(=~p[  
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。 /o.wCy,J<  
先来分析一下一段例子 E[Tz%x=P  
HpSgGhL'J&  
]b.@i&M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ZJ 8~f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W.-[ceM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X"y rA;,o  
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。 ,@khV  
我们来写个简单的。 ;q6: *H/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PGP9-M  
对于函数对象类的版本: 2!-ZNd:(+  
LP7t*}PK  
template < typename Func > :upi2S_e  
struct functor_trait \Z ] <L  
  { O:+#k-?  
typedef typename Func::result_type result_type; <3LyNG.  
} ; ul?'kuYk  
对于无参数函数的版本: 8QE0J$d5  
sn+i[  
template < typename Ret > H-nk\ K<|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }7IS:"tu  
  { j7xoe9;TxI  
typedef Ret result_type; ch 4z{7   
} ; {Lk~O)E  
对于单参数函数的版本: ,6}HAC $  
>+7+ gSD#:  
template < typename Ret, typename V1 > d@b"tb}R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zn_InxR  
  { AJiEyAC!)5  
typedef Ret result_type; $iEM$  
} ; 62PtR`b >  
对于双参数函数的版本: 69!J' kM[  
yj `b-^$?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M9_ y>N[0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a,#f%#J\  
  { I$n 0aR6  
typedef Ret result_type; pez[qs  
} ; 6U @3 xU`  
等等。。。 zKx?cEpE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kmi[u8iXD_  
?#<Fxme  
template < typename Func > y"]?TEd  
struct func_return ES;7_.q  
  { "e69aAA,  
template < typename T > q+19EJ(  
  struct result_1 [~W"$sT  
  { #@;RJJZg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mK%!9F V  
} ; V);{o>%.K  
>e/;  
template < typename T1, typename T2 > Cj _Q9/  
  struct result_2 ZK27^oG  
  { `5r*4N<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q|@!zMy  
} ; !?D PI)  
} ; 4+:Q"  
);kO2 7dg  
aG%KiJ7KEN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 qy`@\)S/5  
Ih;6(5z  
template < typename Func, typename aPicker > `ihlKFX  
class binder_1 `pn]jpW9  
  { ua/A &XQx  
Func fn; ecA:y!N  
aPicker pk; g:dw%h  
public : "w*VyD  
z\pT nteO  
template < typename T > U?[a@Hj{  
  struct result_1 V9`VF O  
  { @g }r*U?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *Y?rls`  
} ; <T)9mJYr  
ctTg-J2.  
template < typename T1, typename T2 > u_dTJ, m  
  struct result_2 ZK[4n5}  
  { izebQVQO*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; azr|Fz/  
} ; %Nwap~=H;  
S)iv k x  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3Nd&*QSV  
)-xx$0mL-  
template < typename T > >)=FS.?]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :@y!5[88!  
  { Y#{ L}  
  return fn(pk(t)); T\:Vu{|  
} rZLTai}`>  
template < typename T1, typename T2 > 6H+gFXIv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b] DF7 U  
  { %`F6>J  
  return fn(pk(t1, t2)); ()6(eRGJ  
} {CG%$rh  
} ; O]DZb+O"  
Zgkk%3'^'  
M/x49qO#  
一目了然不是么? ( MWh|kp  
最后实现bind eGHxiC  
3V?JX5X\  
]{jdar^  
template < typename Func, typename aPicker > 1\z5[ _  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1.+0=M[h  
  { OIGu`%~js  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -GLI$_lLF  
} n2zJ'  
26B]b{Iz{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =H%c/Jty  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 g,h'K  
'`p#%I@  
十一. phoenix x9bfH1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: St7ZyN1  
 qa)X\0  
for_each(v.begin(), v.end(), 5 < wIJ5t  
( L9M0vkgri  
do_ ;{[&&qMwU  
[ wHq*)7#h#  
  cout << _1 <<   " , " >B<jR$`6@  
] 2a'b}<|[(  
.while_( -- _1), 5MfbO3  
cout << var( " \n " ) 5,cq-`  
) y!&6"l$K]  
); .aV#W@iyK  
Eyv%"+>  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: u|&"l  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (S$ziV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rV*9=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8fRk8  
rJH u~/_Dq  
V*5 ~A [r  
template < typename Cond, typename Actor > /Fy2ZYs,`8  
class do_while b-ZC~#?|b  
  { ^&F8NEb=2>  
Cond cd; h)fJ2]JW8W  
Actor act; fQ33J>  
public : `n7*6l<k~4  
template < typename T > Z`y%#B6x.  
  struct result_1 Y> ElE-  
  { B*!{LjXV  
  typedef int result_type; o9& 1Ct  
} ; hC2@Gq  
! eXDN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8MqKS}\H  
D@A@5pvS  
template < typename T > 70hm9b-   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VN6h:-&iY  
  { :ZX#w`Y  
  do D]X&Va  
    { 1(t{)Z<  
  act(t);  -i*{8t  
  } RG[b+Qjn  
  while (cd(t)); qp$Td<'Y  
  return   0 ; Qau\6p>^  
} 3pg_`  
} ; t)o!OEnE  
g:<2yT  
7.U CX"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). MG6taOO!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 UP]X,H~stU  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 6+`+$s0  
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。 KYBoGCS>  
下面就是产生这个functor的类: FbO\#p s  
h[H FZv~{  
?=$=c8xw  
template < typename Actor > (jhDO7  
class do_while_actor j0P+<@y  
  { (#,0\ea{x  
Actor act; **p|g<wvY*  
public : PCKgdh},  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vt8z=O  
h2~b%|Pv  
template < typename Cond > #$k6OlK-r"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <uq#smY  
} ; vk;]9o j*  
qcpAjjK  
a2Q_K2t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4FLL*LCNX  
最后,是那个do_ (NB\wJg $  
G_OLUuK?C  
<;)qyP  
class do_while_invoker Rf*cW&}%  
  { o}QtKf)W  
public : MYI*0o;  
template < typename Actor > j !m42  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >Vp #   
  { ~t0\Q; @($  
  return do_while_actor < Actor > (act); BuwJR Ql.  
} [@K#BFA  
} do_; leY fF  
";vP77|m7R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )S~ySiJ<U  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oW7\T !f  
最后来说说怎么处理break和continue XNZW J  
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。 s,~)5nL  
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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