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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rHvF%o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CQ@LmTW[  
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, $Mdbt o~<  
LtC~)R  
R<"2%oY  
%tT"`%(+  
  class filler Z;ZuS[ZA  
  { !\QeBd+  
public : wk" l[cH>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `_|aeoK_  
} ; L ;6b+I  
hS4.3]ei  
dZPW2yf  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !n|#|.0m  
EJ1Bq>u7  
ARPKzF`Wq  
cppL0myJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7$!yfMttu  
H5~1g6b@  
 }VF#\q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kW#S]fsfU  
q[-|ZA bbr  
YPu9Q  
xpF](>LC(  
二. 战前分析 <>%,}j 9  
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。 M(yH%i^A  
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 KacR?Al  
 Do|]eD  
y<TOqn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <3b'm*  
  /* --------------------------------------------- */ X:>$ 8^gS  
vector < int *> vp( 10 ); `)T&~2n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >QXzMN}o  
/* --------------------------------------------- */ _IWxYp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AIb>pL{  
/* --------------------------------------------- */ tE@FvZC'=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <0#^7Z  
  /* --------------------------------------------- */ ;(7-WnU8N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C\7u<2c  
/* --------------------------------------------- */ ~8TF*3[}[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); sI'a1$  
qpI]R  
u#1%P5r&X  
]Kv q |}=  
看了之后,我们可以思考一些问题: q(78fZ *X  
1._1, _2是什么? 3QW_k5o  
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。 ]fZ<`w8u}  
2._1 = 1是在做什么? /#f^n]v  
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。 v,{h:  
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。 KF_?'X0=  
%`e`g ^  
+td<{4oq8  
三. 动工 F+m[&MKL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b(l0js  
n@hl2M6.x9  
>L gVj$Z  
xRlYr# %  
template < typename T > /Y,r@D  
class assignment F|Q H  
  { 3V?817&6z  
T value; yG\UW&P  
public : 1]T|6N?  
assignment( const T & v) : value(v) {} /%!~x[BeJ>  
template < typename T2 > e'34Pw!m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Pe}PH I  
} ; gw^'{b  
V>Fesm"aq  
+TH3&H5I_A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?Nf 5w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >"%ob,c:#  
{pWBwf>R C  
xST4}Mb^f  
?1peF47Z  
  class holder zPR8f-Uvw  
  { JE hm1T  
public : ,X68xk.'  
template < typename T > Zsj`F9*e  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e`iEy=W  
  { :lgi>^  
  return assignment < T > (t); IxOc':/jY  
} )1lu=gc  
} ; ]!Oue_-;  
Lu=O+{*8  
GKZN}bOm\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?iv=53<c#  
:HRT 2I  
  static holder _1; y(5:}x&E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?'eq",c#4N  
xr[Vp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s9O2k}]  
而不用手动写一个函数对象。 bAEg$A  
CE ~@}`  
<^8*<;PaG  
4r&f%caU  
四. 问题分析 oh~: ,  
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。 M&KyA  
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。 +Rwx% =  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -:<lkq&/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [|RjHGf  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )K;]y-Us[  
};b1ahaG  
五. 问题1:一致性 irKIy  
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_ Y~;P@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Dz;HAyPj  
Mzkkc QLK  
struct holder bcH_V| 5}  
  { BMFF=  
  // dU_;2#3m  
  template < typename T > G-u]L7t&1  
T &   operator ()( const T & r) const Xj@+{uvQB  
  { `)K y0&?  
  return (T & )r; p=Y>i 'CG  
} ;a r><w  
} ; TTZe$>f  
fThgK;Qy'U  
这样的话assignment也必须相应改动: s^hR\iY  
eGL<vX  
template < typename Left, typename Right > RLVAT M5  
class assignment lG:kAtx4  
  { ,<` )>2 'o  
Left l; )OP){/   
Right r; 8e&p\%1  
public : Kz?#C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} s{}]D{bc  
template < typename T2 > eE(b4RCM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } skg|>R,kE  
} ; n V&cC  
Bp?  
同时,holder的operator=也需要改动: =qu(~]2(  
w7TJv4_  
template < typename T > vScjq5 "p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const r!GW= u'  
  { 8b(!k FxD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N ( Oyi  
} "_1)CDqP  
vFv3'b$;G  
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。 I&VTW8jB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )[Z!*am  
h6:#!Rg  
return l(rhs) = r; wT,R0~V0  
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。 cU.9}-)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: pUYM}&dX  
(?0`d  
template < typename Tp > >jg0s)RA'  
class constant_t r! %;R?c  
  { |nUl\WRd\  
  const Tp t; 78 f$6J q  
public : kz} R[7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U7h(`b  
template < typename T > 3gEMRy*+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9=`Wp6Gmn  
  { bulS&dAX  
  return t; YJeyIYCs<  
} #5} wuj%5  
} ; YJV%a  
W?woNt'n  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4rg2y]  
下面就可以修改holder的operator=了 soRv1)el  
yx38g ca  
template < typename T > }H> ^o9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const \M<3}t  
  { 4T6 {Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I:98 $r$  
} 64>krmVIe  
Z<?OwAWz  
同时也要修改assignment的operator() V!_71x\-Q  
KqY["5p  
template < typename T2 > uVE.,)xz  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GL Mm(  
现在代码看起来就很一致了。 .B2]xfo"`  
3?I;ovsM  
六. 问题2:链式操作 Z @ dC+0[=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 , t5 '  
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。 $;N*cH~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 4<dcB@v  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *cuuzi&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E H:T  
\y`+B*\i  
template < typename T > 8.AR.o  
struct result_1 kRCQv-*  
  { /AY4M;}p  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  {^a36i  
} ; Z<[<n0o1  
\JEXX4%  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 4`m~FNVS   
G 2bDf-1ew  
template < typename T > Mn1Pt|_@!  
struct   ref #G" xNl  
  { 8Me:Yp_Xt  
typedef T & reference; PXzsj.  
} ; *a;@*  
template < typename T > % 2$/JZ  
struct   ref < T &> P262Q&.}d  
  { }o4N<%/+  
typedef T & reference; v{zMO:3  
} ; 3<?   
X|f7K  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~c^>54  
e}/Lk5q!  
template < typename T > V&8Vw F^-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g9D^)V  
  { -i0(2*<  
  return l(t) = r(t); B~]5$-  
} (wIzat  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 N'r3`8tS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d@`M CchCB  
JWvjWY2+P  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 wN1niR'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |8> 3`w!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dI&!e#Y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j`^$#  
最后的布局是: $vC1 K5sLk  
                Add QO;N9ZI  
              /   \ J;_}lF9d@  
            Divide   5 X[`bMa7IB(  
            /   \ k.("3R6v:  
          _1     3 \$0F-=w`8  
似乎一切都解决了?不。 aRG2@5  
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。 L pR''`2BT  
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。 -p3Re9  
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: Bj k]ZU0T  
A+6 n#  
template < typename Right > \drqG&wl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -F'b8:m  
Right & rt) const p' M%XBu  
  { Ox#\M0Wn$3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3_~cMlr3T.  
} yjfat&$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~\{^%~[48  
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。 *Qugv^-  
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。 ~U;rw&'H  
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。 5N%93{L  
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。 hxCvk/7sT  
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? }|PY!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: /}Jj  
>e\9Bf_  
template < class Action > 3a.kBzus  
class picker : public Action :Y9NLbv  
  { 'F>'(XWWQ  
public : NR;1z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q+4Xs.#  
  // all the operator overloaded T,| 1g6  
} ; X[f=h=|  
 r.4LU  
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。 !r# ?C9Sq  
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: -S3MH1TZ  
$O9^SB  
template < typename Right > Neg,qOt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !9Aaj<yxm  
  { T&Lb<'f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^i:`ZfA#  
} 8_T6_jL<  
!\&;h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > z9aY]lHY  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 TMY d47  
A&nU]R8S  
template < typename T >   struct picker_maker zZVfj:i8  
  { z dO#0t N  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PRz/inru-  
} ; p.LFVFPT  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v\p;SwI   
  { \&H nKhI  
typedef picker < T > result; *S/_i-ony  
} ; 2W4qBaG$=  
JV;OGh>  
下面总的结构就有了: ]T%rjsN  
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。 fk_o@ G!0  
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。 5nsq[Q`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]Dw]p! @  
至此链式操作完美实现。 m!<\WN6g  
[B+W%g(c-  
]Kr `9r),  
七. 问题3 4~B> 9<$e>  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 NH+(?TN  
27;ci:5  
template < typename T1, typename T2 > OKoan$#sn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OE}*2P/M>  
  { N^3N[lD{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Fd0 %lnui  
} !?|Th5e   
CiB%B`,N  
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: ,?L2wl[  
lbpq_=  
template < typename T1, typename T2 > V0)fZS@tf  
struct result_2 $m42:amM  
  { \Ym5<];E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uDEvzk42  
} ; g]*#%Xa  
L:FoSCN Y(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;<leKcvhQ&  
这个差事就留给了holder自己。 Q=]w !I\  
    !Y-98<|b M  
TYy.jFT-  
template < int Order > {?yr'*  
class holder; -;'1^  
template <> R) c'#St  
class holder < 1 > gvL f|+m  
  { nw-I|PVTNa  
public : P>Ez'C  
template < typename T > J>\B`E  
  struct result_1 92EWIHEWZ  
  { t^w"w`v\u  
  typedef T & result; p\bDY  
} ; xXM{pd  
template < typename T1, typename T2 > utIX  %0  
  struct result_2 Nqu>6^-z0  
  { }K&7%N4LZ  
  typedef T1 & result; e d<n9R  
} ; ]w.;4`l*  
template < typename T > 78/Zk}I]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9]@A]p!  
  { ~c&bH]cj  
  return (T & )r; bFW=ylF9  
} @7B$Yy#  
template < typename T1, typename T2 > .C--gQpIv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (;q;E\Ej q  
  { rYbpih=x  
  return (T1 & )r1; ({q?d[q[  
} 6q{HU]N+  
} ; Bro9YP4<  
B&@?*^.  
template <> oZAB_A)[-  
class holder < 2 > <TP=oq?I/  
  { #W|'1 OX4  
public : R=|{n'n$0|  
template < typename T > /AW=5Ck-#  
  struct result_1 l?Ya"C`FL  
  { BW "5Aj  
  typedef T & result; C_7+a@?B  
} ; 6b:tyQ  
template < typename T1, typename T2 > sJDas,7>  
  struct result_2 v-PXZ'7~  
  { {|'E  
  typedef T2 & result; ZSG9t2qlv  
} ; 9<>wIl*T`  
template < typename T > *FMMjz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |6$p;Aar  
  { MgY0q?.S=  
  return (T & )r; #*KNPh  
} lR(+tj)9uO  
template < typename T1, typename T2 > svq<)hAf<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TTKs3iTXz  
  { PF53mUs4  
  return (T2 & )r2; =W"F[fD  
} `I3r3WyA  
} ; r.BIJt)  
 0}CGuws  
\Rp-;.I@6  
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> >。 ;S>])5<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (Kv#m 3~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m8o(J\]  
]]*7\ :cb  
return l(i, j) = r(i, j); %;rHrDP(>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *#C+iAF|)'  
lk( }-  
  return ( int & )i; v~^{{O  
  return ( int & )j; $GTU$4u  
最后执行i = j; fe9LEM8j  
可见,参数被正确的选择了。 [Ki0b^  
^G.B+dG@`x  
apu4DAy&8  
o/+13C  
SF>c\eTtx  
八. 中期总结 c5u@pvSP  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: cj1cZ-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ekWePL;rR2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f>N!wgo[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor wwyPl  
~W{2Jd  
hBBUw0"  
6,0_)O}\b  
K~| 4[\  
L{8xlx`  
九. 简化 E6pMT^{K  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 9T*v9d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FSA1gAW6g  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: '7i Sp=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )3>hhuaa  
  +-*/&|^等 {qN 5MsY  
2. 返回引用。 %'X[^W  
  =,各种复合赋值等 D"a~ #^  
3. 返回固定类型。 |v({-*7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @*6 C=LL  
4. 原样返回。 }n4V|f-  
  operator, #~<0t(3Q  
5. 返回解引用的类型。 #g]vc_V  
  operator*(单目) 9R7 A8  
6. 返回地址。 z}MP)|aH:  
  operator&(单目) /K. !sQ$  
7. 下表访问返回类型。 "-+\R}q$  
  operator[] 4#:W.]U8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;{U@qQD7  
  operator<<和operator>> ]3X@_NYj  
5nKj )RH7M  
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。 xo&]$W8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $7rq3y  
z}*9uZ  
template < typename Left > -De9_0#R  
struct value_return -i%e!DgH  
  { _N{RVeO  
template < typename T > @n{JM7ctJ  
  struct result_1 /assq+H  
  { {/ BT9|LI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "gDb1h)8  
} ; =*r]) Vg^  
% a@>_  
template < typename T1, typename T2 > w%JTTru  
  struct result_2 }x07^4$j  
  { ! q M=a3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yFtd=AI'E  
} ; ?'KL11@R  
} ; Q+W1lv8R  
LC'{p  
!BOY@$Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %)0*&a 4  
z <##g  
下面我们来剥离functor中的operator() $ >u*} X9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {z")7g ]l  
hHT_V2*  
return l(t) op r(t) z$?~Y(EY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) f]\CD<g3|E  
return op l(t) 2C9V|[U,  
return op l(t1, t2) br":y>=,  
return l(t) op {;:/-0s  
return l(t1, t2) op IHcD*zQ  
return l(t)[r(t)] xT+zU}z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] B#.L  
b"#WxgaF  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Y}#J4i0b*  
单目: return f(l(t), r(t)); d;>#Sxf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2gCX}4^3b  
双目: return f(l(t)); er!DYv  
return f(l(t1, t2)); 2 -C!jAfd  
下面就是f的实现,以operator/为例  wv\w;'  
C'o64+W^  
struct meta_divide ! 3 f?:M  
  { =[@zF9  
template < typename T1, typename T2 > oaoU _V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) z6w3"9Um  
  { ).sRv6/c  
  return t1 / t2; a{qM2P(S  
} ZI3Nq  
} ; #nK>Z[  
X0haj~o[  
这个工作可以让宏来做: '~&9D:(  
#py[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X bD4:i%  
template < typename T1, typename T2 > \ ^`)) C;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PGLplXb#[S  
以后可以直接用 ~s]iy9i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8p@Piy{p  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [`c^ 4 E  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) zY"1drE>G  
@M5#S7q";  
9+{G8$Ai  
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 S=e{MI  
]jmL]Ny^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5`gQ~   
class unary_op : public Rettype e0T34x'  
  { vfE6Ggz  
    Left l; RkBb$q9F]  
public : V9dF1Hj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} PEuIWXr  
7,lq}a8z  
template < typename T > 7zSLAHW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lMg+R<$~I  
      { j+["JXy  
      return FuncType::execute(l(t)); @++.FEf  
    } Ct=- 4  
4bw4cqY;  
    template < typename T1, typename T2 > VI'hb'2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const & '}/f5s|  
      { >V*mr{/1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l33Pm/V2?  
    } 2|}+T6_q  
} ; Q^e}?v%=%3  
Y<Fz)dQo  
{O`w,dMOI  
同样还可以申明一个binary_op '4|-9M3f  
}9W4"e2)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H P3lz,d  
class binary_op : public Rettype w6W}"Uw  
  { /|eA9 ]  
    Left l; jg\Z;_!W  
Right r; ZfgJ.<<  
public :  s8rE$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $}jssnoU  
YtfVD7m  
template < typename T > <F=xtyl7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _J? Dq  
      { T3pmVl  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ou1JIxZ)|  
    } }0X:F`Y-  
"0cID3A$  
    template < typename T1, typename T2 > ek}a}.3 {  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U2wbvXr5-  
      { L"j tf78  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); < !dqTJos  
    } yRfSJbzaf\  
} ; KjE+QUa  
Y~(Md@!0S  
<c,u3cp  
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 X7i/fm{l'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kT!9`S\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pFHz"]  
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。 9uBM<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fIwV\,s  
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。。。 jr!?v<NoX  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Lg*B>=  
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) CS=qj-(  
下面是修改过的unary_op }=8B*  
+[tE^`-F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4@ML3d/  
class unary_op frT]5?{  
  { S& \L-@  
Left l; .b-f9qc=  
  2m35R&  
public : g;8jK 8 Kh  
}woo%N P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mA*AeP_$  
eZdu2.;<  
template < typename T > ,;Hu=;  
  struct result_1 t7?Zxq  
  { `P8Vh+7u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B&.FO O  
} ; u( wGl_  
}c}| $h^Y  
template < typename T1, typename T2 > [h34d5'w  
  struct result_2 F>-B 3x  
  { .G)(0z("s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -:Ia^{YN  
} ; cg m~>  
L.1_(3NG  
template < typename T1, typename T2 > ]b%Hy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P3nb2.  
  { N.]qU d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8qu2iPOcZ  
} }= 6'MjF]  
0VGPEKRh  
template < typename T > L_+k12lm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kMOpi =Z1  
  { &xY^OCt  
  return OpClass::execute(lt(t)); elG<k%/2  
} Y))u&*RuT0  
`9uB~LY^i  
} ; k25WucQ  
#&m0WI1  
o;=l ^-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug dUF&."pW e  
好啦,现在才真正完美了。 \CXQo4P  
现在在picker里面就可以这么添加了: :I:!BXQT$  
4x;/HEb7?  
template < typename Right > HaYE9/xS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -Gw$#!  
  { %T)oCjM[\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kWe{r5C7  
} C_n9T{k  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 2;^y4ssg  
zSSB>D  
@*Wh  
`KK>~T_$J  
z(fAnn T?  
十. bind +S R+x/?z  
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。 z[cyA.  
先来分析一下一段例子 f~d d3m('  
@Q^P{  
\z$p%4`E@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &Ibu>di4[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }*ZHgf]~#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hlJq-*6'  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 tvu!< dxZ  
我们来写个简单的。 E7CH^]x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Wo7F  
对于函数对象类的版本: >OG:vw)E  
phn9:{TI  
template < typename Func > &s$(g~ 4gC  
struct functor_trait .GsO.#p{  
  { ;B?DfWX  
typedef typename Func::result_type result_type; \L(*]:EP  
} ; #DN0T' B  
对于无参数函数的版本: 5o6>T!  
<HJl2p N  
template < typename Ret > "=+ 7-`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gx&Tt  
  { #%D_Y33;  
typedef Ret result_type; t: IN,Kl4  
} ; FRS>KO=3  
对于单参数函数的版本: {2+L @  
Mnz!nWhk  
template < typename Ret, typename V1 > #ssN027  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > EC\yz H*X  
  { wQiX<)O  
typedef Ret result_type; #SX8=f`K5  
} ; .h& .K  
对于双参数函数的版本: 1XnZy5fEo  
e89Xb;;w  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]]&M@FM2z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > u6_@.a}  
  { ~-dV^SO  
typedef Ret result_type; &3$z4df  
} ; * =wYuJ#  
等等。。。 qqu.EE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy V0%V5>  
-W<vyNSr  
template < typename Func > ^.hoLwp.  
struct func_return kf;/c}}  
  { s7l;\XBy  
template < typename T > a9T@$:  
  struct result_1 Ma\Gb+>  
  { e+j)~RBnu3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \N4 y<  
} ; vk?skN@  
<7n4_RlF!  
template < typename T1, typename T2 > qpsv i.S  
  struct result_2 L9@&2?k  
  { PIWux {  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IR-dU<<9O  
} ; svuq gSn  
} ; "d$m@c  
VB?O hk]<  
jU3Z*Z)zN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IhBp%^H0-  
N*`b%XGn3  
template < typename Func, typename aPicker > +Ag!?T  
class binder_1 vi|R(&  
  { kdCP  
Func fn;  (:";i&  
aPicker pk; x&`~R>5/  
public : h[?O+Z^  
*$"gaXI  
template < typename T > |0\0a&tkPl  
  struct result_1 Hw|AA?,0-  
  { u@.>Z{h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; aj"M>zd*}  
} ; \2(SB  
W0C@9&pn6  
template < typename T1, typename T2 > J8"[6vId~  
  struct result_2 qBQ`~4s  
  { d)[;e()  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?0 m\(#  
} ; |8.(XsN  
X5]TY]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \y88d4zX  
Fk6x<^Q<w  
template < typename T > 7;tJK^J`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const je6CDFqw  
  { p[@5&_u(z  
  return fn(pk(t)); < n:}kQTT  
} Zo}y(N1K}  
template < typename T1, typename T2 > v|ck>_" .  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oP2fX_v1x  
  { )' hH^(Yu  
  return fn(pk(t1, t2)); dDD<E?TjD  
} #9m$ N  
} ; 3G meD/6  
% ',F  
qA:#iJ8w  
一目了然不是么? )$&dg2[  
最后实现bind if)Y9:{r^  
k`{@pt.  
yCXrVN:`,  
template < typename Func, typename aPicker > O$g_@B0E1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ZKz,|+X0G  
  { Cv*x2KF G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %"X-&1vV  
} %+F"QI1~0  
~fa(=.h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N 6T{  
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。 4_D@ST%  
rFZrYm  
十一. phoenix `$YP<CJeq  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jr /lk  
$v`afd y  
for_each(v.begin(), v.end(), _oB_YL;,*  
( ';G1A  
do_ zi'Jr)n  
[ S/`%Q2za4  
  cout << _1 <<   " , " Ln.ZVMZ;  
] Xwa_3Xm*Le  
.while_( -- _1), /oL;YIoQX  
cout << var( " \n " )  x-'~Bu  
) XG@`ZJhU6  
); J@ L9p46,  
S|zW^|YU  
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: Z Dhx5SL&  
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 ;+I/I9~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <N(oDaU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: axk"^gps  
nq1 9Q)  
%Td )0Lqp  
template < typename Cond, typename Actor > vNW jH!'  
class do_while ZL< MC~  
  { \#rO!z d  
Cond cd; ya -i^i\  
Actor act; *<'M!iRC  
public : o]LRzI  
template < typename T > / EMJSr  
  struct result_1 1mSaS4!"B  
  { O3N_\B:  
  typedef int result_type; C*X G_b ]  
} ;  Q2p)7G  
$>R(W=Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @cq`:_.[  
s-W[ .r|  
template < typename T > Y e+Ay  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rxO2js  
  { AY SSa 1}  
  do [Qdq}FYr  
    { ir:d'g1k  
  act(t);  ?W0(|9  
  } dp5f7>]:(  
  while (cd(t)); sLcFt1  
  return   0 ; R 4wr  
} +jqj6O@Tjr  
} ; @ 2_<,;$  
aj ~bt-cE  
]bgY6@M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #*c F8NV-  
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。 [WB{T3j  
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。 33~qgK1>  
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。 "Jy~PcJZ1  
下面就是产生这个functor的类: n(lk dw  
lM#A3/=K  
O}#yijU3e  
template < typename Actor > &s)0z)mR8&  
class do_while_actor plV7+?G  
  { \;]kYO}  
Actor act; JeY' 8B  
public : C2<CWPn<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a}d6o;li  
fMeZ]rb  
template < typename Cond > M;Wha;%E"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )~rB}>^Z  
} ; i_F$&?)  
1Xyp/X2rI  
}t>q9bZ9z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y1BgK>R  
最后,是那个do_ |*,jU;NI  
Gqyue7;0,  
qd!#t]  
class do_while_invoker Sd:.KRTu.  
  { ]=D5p_A(  
public : {6xPdUhw  
template < typename Actor > m&R"2t_Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ); 6,H.v  
  { j5%qv(w  
  return do_while_actor < Actor > (act); j1$<]f  
} WA LGIW  
} do_; =V|Nn0E  
?z"KnR+?Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? `<j_[(5yb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1.R kIB  
最后来说说怎么处理break和continue X^< >6|)  
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。 GJ}.\EaAJ  
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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