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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F $B _;G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gaVWfG  
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, W,}C*8{+  
wQDKv'zU1  
|6$6Za]:  
mI@]{K}Q%  
  class filler LY/K ,6^a  
  { /z`LB  
public : <!R~G-D#_T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0zetOlFbO  
} ; nCJ)=P.d  
G,%R`Xns  
NEJxd%-  
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: Yaht<Hy  
B xq(+^T  
^lf{IM-Y  
Wfz&:J#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e%SQ~n=H 9  
p Gzzv{H  
,{=#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 < OCy  
eVn]/.d  
#D&eov?  
=rGjOb3+  
二. 战前分析 pvD\E  
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。 SVo:%mX  
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 U)o(}:5xF  
?x=;?7  
C8%q?.nH=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ak^g#^c*  
  /* --------------------------------------------- */ GeD^-.^  
vector < int *> vp( 10 ); b+9M? k"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;i@,TU  
/* --------------------------------------------- */ +\2{{~_z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N\BB8<F  
/* --------------------------------------------- */ ?V3e;n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]^$3S  
  /* --------------------------------------------- */ 3a_~18W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZG"_M@S.  
/* --------------------------------------------- */ Z~CL|=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s,)Z8H  
= a$7OV.  
*shE-w ;C  
Gk g)\ 3  
看了之后,我们可以思考一些问题: N*gnwrP{  
1._1, _2是什么? k|'{$/ n  
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。 ~*@ UQ9*p#  
2._1 = 1是在做什么? >/9f>d?w^  
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。 <!Ed ND=  
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。 uzr(gFd  
}w}2'P'T  
buu~#m 1z  
三. 动工 0[/>> !ws  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9(V12gn+lk  
}4b 4<Sm_h  
Mj|\LF +  
Lk9X>`b#B  
template < typename T > 2x<,R/}  
class assignment e3oHe1"hP  
  { 7j| ^ZuI+  
T value; 6 GqR]KD  
public : CB]#`|f  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^{lcj  
template < typename T2 > Ii FeO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Fuq ;4UcbL  
} ; V(3^ev/  
>Z r f}H  
+twl`Z3n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +"Flu.+['  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wVX]"o  
WdI9))J2S  
Dukvi;\  
jfF   
  class holder G<:_O-cPSv  
  { GCm(3%{V%(  
public : N@6+DHt  
template < typename T > 4c^WQ>[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @)k/t>r(  
  { j1D 1tn  
  return assignment < T > (t); @K .{o'  
} EIQ`?8KSR  
} ; ^,O%E;g^#  
+?y ', Ir  
A{X:p3$eN  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: blyU5 3g  
XT+V> H I  
  static holder _1; 89hV{^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i7D[5!  
Vi1l^ Za  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?i'N 9 /(  
而不用手动写一个函数对象。 F#NuZ'U  
4:wVT;?a  
v_^>*Vm*  
U1nObA  
四. 问题分析 &GYnGrw?@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %x{jmZ$}  
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。 o_ng{SL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F/p/&9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 eLFxGZZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u|(;SY  
!r^fX=X>'  
五. 问题1:一致性 # `L?24%  
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?| F^4mO|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 iepolO=  
k0r93 xa  
struct holder +q*WY*gX  
  { wH]5VltUT1  
  // Z?JR6;@W  
  template < typename T > "xWrYq'"  
T &   operator ()( const T & r) const %Yw?!GvL[  
  { U/ds(*g@  
  return (T & )r; gug9cmA/Q7  
} >E lK8  
} ; N W]zMU{c  
'k'"+  
这样的话assignment也必须相应改动: <cm(QNdcC  
 GY`mF1b  
template < typename Left, typename Right > /tdRUX  
class assignment iy!SqC  
  { @=<B8VPJd  
Left l; d!57`bVOd  
Right r; &ci;0P#Q  
public : Q Uy7Q$W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i8w/a  
template < typename T2 > ~cv322N   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b I"+b\K  
} ; ^iA_<@[`X[  
NJ^Bv`  
同时,holder的operator=也需要改动: _w}l,   
k%D|17I  
template < typename T > gUr #3#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h;[<4zw  
  { 1u8 k}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Efp[K}Z^$  
} q!;u4J  
)&6ZgRq  
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。 o' EJ,8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i2P:I A|@  
TI/5'Oke$  
return l(rhs) = r; ~Z`Cu~7  
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。 +7 \"^D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  L}=DC =E  
I|x? K>  
template < typename Tp > gCV+amP  
class constant_t f/95}6M  
  { j DkBe-`  
  const Tp t; 6%^A6U  
public : x?7z15\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z[Ah9tM%  
template < typename T > Y 'y yrn}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8|L;y[v  
  { 7!F -.kG  
  return t; %63s(ekU  
} [a_'pAH  
} ; RNo~}#  
8,@0~2fz#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u|"y&>!R-  
下面就可以修改holder的operator=了 5pU/X.lc  
6e>P!bo  
template < typename T > j=dGNi)R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6$)FQ U  
  { ;I9g;}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 5<XWbGW  
} vw6>eT  
kGmz1S}2  
同时也要修改assignment的operator() 2kcDJ{(  
;e{e ?,[  
template < typename T2 > Q7#t#XM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dsU'UG7L  
现在代码看起来就很一致了。 o<gK"P  
fHODS9HQ  
六. 问题2:链式操作 `mthzc3W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wQ^RXbJI9  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 oFb~|>d  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Te%V+l  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 k4PXH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %Yt;)q3U  
bkuJN%  
template < typename T > ^[&,MQU{7  
struct result_1 eI9#JM|2  
  { bcgXpP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; l(9AwVoAR|  
} ; ]D&U} n  
Dz&,g+>$J  
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: Jcy+(7lE)  
 p9 G{Q  
template < typename T > #-i#mbZ e  
struct   ref a/</P |UG  
  { Y(u`K=*  
typedef T & reference; K$l@0r ~k  
} ; ~/qBOeU3  
template < typename T > 3 a|pk4M  
struct   ref < T &> h1H$3TpP  
  { &hUEOif  
typedef T & reference; H$V`,=H  
} ; dT0>\9ZNr  
1Va=.#<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F9"Xu-g  
erKi*GssZ  
template < typename T > u#y#(1 =  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _pmo 6O  
  { :uJHFF xg  
  return l(t) = r(t); \Q^grX  
} 0(>3L:  
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。 )HcLpoEi  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 FTr'I82m(  
W^7yh&@lU  
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 jgiS/oW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \a4X},h\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b0/YX@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AB{zkEuK  
最后的布局是: +cbF$,M4  
                Add &=f?:UZ%  
              /   \ xYZ,.  
            Divide   5 .4ZOm'ko{  
            /   \ )~Gn7  
          _1     3 +v~x_E5FP  
似乎一切都解决了?不。 \H9:%Tlp~4  
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。 ]9PG"<^k  
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。 mE=Ur  
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: ?6]B6  
!"o\H(siT  
template < typename Right > XS #u/!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }g@ '^v  
Right & rt) const Sl-9im1  
  { R58NTPm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %ZcS"/gf  
} -k@1# c+z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f[ 2PAz  
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。 )dFPfu&HL  
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。 *VmX.  
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。  +hKs  
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。 `!spi=f  
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? =av0a !  
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: ;l1.jQh  
1szObhN-l  
template < class Action > *dxm|F98  
class picker : public Action %% /8B  
  { 1Q!kk5jE  
public : rB{w4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cly}[<w!  
  // all the operator overloaded 7#W]Qj  
} ; ZyDNtX%  
}n "5r(*^@  
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。 SQhVdYU1'  
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: 7r50y>  
4U_+NC>b  
template < typename Right > 73]8NVm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xticC>  
  { d3|/&gDBK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (w{T[~6  
} j!y9E~Zz  
}6BXa  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IuT)?S7O*k  
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。 ;c>"gW8  
SO.u0!  
template < typename T >   struct picker_maker j RcE241  
  { kG{};Vm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x=IZ0@p  
} ; d:w/{m% #  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wJ pb$;  
  { "\O7_od-  
typedef picker < T > result; '`|j{mBhG  
} ; Ov<c1y;f  
z HvE_ -  
下面总的结构就有了: [^?i<z{0C  
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。 Z'>UR.g  
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。 NuSdN> 8ll  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 G<=I\T'g;  
至此链式操作完美实现。 Y<u%J#'[  
p"c6d'qe  
dq@ * 8ui  
七. 问题3 qHp2;  
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。 1 z~|SmP1  
Zs{7km  
template < typename T1, typename T2 > 6dmb bgO)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b_a k@LYiu  
  { 6r`N\ :18  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U65l o[  
} tW4X+d"  
sT"ICooc  
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: TIZ2'q5wg  
4r `I)  
template < typename T1, typename T2 > <8;~4"'a  
struct result_2 38T] qz[Sn  
  { 1/m$#sz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d,N6~?B  
} ; `kxC# &HO  
/FE+WA}r  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #*/nUbsg  
这个差事就留给了holder自己。 =1dczJHV  
    05k'TqT{c  
#O !2  
template < int Order > m~*qS4  
class holder; S6(48/  
template <> 'G~i;o  2  
class holder < 1 > -3mIdZ  
  { g-wE(L  
public : !.X/(R7J  
template < typename T > ]W$G!(3A  
  struct result_1 Wz=& 0>Mm_  
  { Dk a8[z7  
  typedef T & result; N2U&TCc  
} ; 0?8>{!I  
template < typename T1, typename T2 > _hyqHvP  
  struct result_2 9#9bm  
  { v0dzM/?*  
  typedef T1 & result; )I3E  
} ; >;1w-n  
template < typename T > pP1DR'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (J%4}Dm  
  { ] 1pIIX}  
  return (T & )r; V\x'w*FP  
} x}pH'S7  
template < typename T1, typename T2 > G#e]J;   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \fEG5/s}T  
  { D{Nd2G  
  return (T1 & )r1; n]Yz<#  
} ]o]`X$n  
} ;  mjP  
Ycm.qud ?  
template <> ~EY)c~ H  
class holder < 2 > 3'kKbrk [  
  { 7Z`4Kdh .  
public : G gA:;f46  
template < typename T > P$Vh{]4i{  
  struct result_1 fsPNxy"_  
  { J)B3o$  
  typedef T & result; rhQ+ylt8I  
} ; gh*k\0  
template < typename T1, typename T2 > ]gVA6B?&9  
  struct result_2 B=K<k+{6"  
  { .eg'Z@o  
  typedef T2 & result; *5BVL_:~J  
} ; *Vq'%b9  
template < typename T > ]Ss63Vd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g2TK(S|#  
  { r3U7`P   
  return (T & )r; >^`#%$+  
} 9&=%shOc+x  
template < typename T1, typename T2 > AZhI~QWo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const { 'A 15  
  { JUA%l  
  return (T2 & )r2; {$[0YRNk u  
} .wd7^wI^S  
} ; %A~. NNbS  
(*\&xRY|C  
@H$am  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 PSu]I?WF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  dnC" `  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D$)F X(  
6wB !dl  
return l(i, j) = r(i, j); ef{Hj[8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *vRHF1)L  
.Qn#wub  
  return ( int & )i; M5+R8ttc  
  return ( int & )j; =/|GWQ j  
最后执行i = j; =Xr{ Dg  
可见,参数被正确的选择了。 ,e1c,}  
uGXvP(Pg'  
SGZYDxFC@  
 EJC}"%h  
um]*nXIr  
八. 中期总结 1_LKqBgo  
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: 0K.$C~ C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "gI-S[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @(a~ p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor M<Z#4Gg#4  
mD +9/O!  
$<Gt^3e  
EB+4]MsD  
u"v$[8  
"[["naa  
九. 简化 9mMQ  
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。 C'A D[`p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `{"V(YMEV  
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: AM!P?${a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 av(qV$2  
  +-*/&|^等 7eM6 B#rI  
2. 返回引用。 EMH-[EBx  
  =,各种复合赋值等 N|>MqH,Bt  
3. 返回固定类型。 <LBCu;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) MJe/ \  
4. 原样返回。 7 8xiT  
  operator, 6@^ ?dQ  
5. 返回解引用的类型。 B\AyG4J  
  operator*(单目) r\b$/:y<e  
6. 返回地址。 -6F\=  
  operator&(单目) u{W I 4n?  
7. 下表访问返回类型。 aF"PB h=  
  operator[] ]nIVP   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T`v  
  operator<<和operator>> hZ<FCY,/?  
%:l\Vhhz  
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。 C&d,|e "\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: , 82?kky  
2-g 5Gb2|  
template < typename Left > d<\X)-"  
struct value_return +BI%. A`2  
  {  5 YIk  
template < typename T > ;2BPEo>z9  
  struct result_1 P&o+ut:  
  { @d3yqA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 25xt*30M  
} ; #CeWk$)m  
Pvkr$ou  
template < typename T1, typename T2 > m7> )p]]  
  struct result_2 78Zb IL  
  { V^G+_#@,,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UG}"OBg/  
} ; =x^IBLHN  
} ; \"K:<+RH  
Cq=k3d#}  
9Kz }  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `kOp9(Q{  
i}:^<jDv?  
下面我们来剥离functor中的operator() ,+n{xI2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5iItgVTW  
= p2AK\  
return l(t) op r(t) C0e oV}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :VRQd}$Pi  
return op l(t) Q;2k bVWY  
return op l(t1, t2) viS7+E|O  
return l(t) op )lx;u.$4  
return l(t1, t2) op Q?m= a0g  
return l(t)[r(t)] rJd-e96  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] F+Hmp\rM#  
%`dVX EO  
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#-pK)EeU  
单目: return f(l(t), r(t)); U3>ES"N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [QT H~  
双目: return f(l(t)); UUgc>   
return f(l(t1, t2)); ;2eZa|M*q  
下面就是f的实现,以operator/为例 `@ Ont+  
vN)l3  
struct meta_divide Kzfy0LWM  
  {  #|l#  
template < typename T1, typename T2 > g31\7\)Ir  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )Oj%3  
  { pEGHW;  
  return t1 / t2; ^zS|O]Tx  
} ~ln96*)M;  
} ; lS`VJA6l.  
x5W@zqj  
这个工作可以让宏来做: RjR  
r<kqs,-~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~rz%TDX0\  
template < typename T1, typename T2 > \ \9.@T g8`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _vE[TFy  
以后可以直接用 ~{yQsEU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "g;}B"rG  
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 K&vqk/JW1  
(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。。。) %LdFS~  
yD&UH_ 1g  
\]t }N  
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 f'M7x6W  
3:P "6mN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xOpCybmc  
class unary_op : public Rettype X9uYqvP\(  
  { :+S~N)0j^  
    Left l; (>x_fDv  
public : 0',-V2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0(!=N 1l  
G?{uR6s>#  
template < typename T > I9r> 3?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5l(NX  
      { :,dO7dJi  
      return FuncType::execute(l(t)); ApAHa]Ccp  
    } (=i+{ 3`|  
FHu+dZ  
    template < typename T1, typename T2 > _Nq7_iT0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >_?Waz %  
      { (V+iJ_1g{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -u 'BK@;  
    } V IU4QEW`x  
} ; )eSD5hOI)  
.3 T#:Hl  
tJY3k$YX  
同样还可以申明一个binary_op lMBXD?,,J  
_NJq%-,'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > };;6706a  
class binary_op : public Rettype 7 S2QTRvH  
  { +~\c1|f  
    Left l; IOOAaa @(  
Right r; A4|a{\|$  
public : .Cf`D tK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nqyB,vv0  
H#j Z'I  
template < typename T > vwQ6=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4m$Xjj`vE  
      { "*aL(R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); dD8f`*"*=  
    } HBnnIbEtF'  
5S ?+03h~  
    template < typename T1, typename T2 > 7vs>PV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R k).D 6  
      { 9AdA|/WV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g>O O '}lF  
    } o}K!p %5_  
} ; (>Tq  
P 6|\ ^  
ENi@R\ p  
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 &ahZ_9Q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ${F] N }  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /!Ng"^.e  
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。 %7~~*_G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H#;-(`F  
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。。。 ( AnM _s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Xm2p<Xu8h  
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) UjU*`}k3  
下面是修改过的unary_op tZ ]/?+1G  
}[OOkYF#r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zLiFk<G@Xi  
class unary_op 7R=cxD&  
  { -?$Hr\  
Left l; 0 ))W [  
  +MfdZD  
public : Sc zYL?w^  
>1Y',0v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Xr@]7: ,  
,D`iV| (  
template < typename T > IPhV|7  
  struct result_1 5h2@n0  
  { _#/zH~V%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -C|1O%.  
} ; >f$>Odqe  
y J&`@gB  
template < typename T1, typename T2 > p|z\L}0  
  struct result_2 ^sp+ sr :  
  { M6P`~emX2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @;we4G5  
} ; Sp=6%3fZ]m  
[l2ds:  
template < typename T1, typename T2 > gz?]]-H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1 f;k)x  
  { E$'Zd,|f=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Sb&[V>!2^  
} 5:ZM-kZT  
']hB_ 4v  
template < typename T > HNRZ59Yyq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xmEmdOoD  
  { #q"^6C 5  
  return OpClass::execute(lt(t)); KU> $=Rd  
} <"g ^V  
Xk_xTzJ  
} ; %!G]H   
XJ|CC.]1u  
jQp7TdvLE$  
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 =~i~SG/f  
好啦,现在才真正完美了。 _^<HlfOK  
现在在picker里面就可以这么添加了: pk*cc h#  
w}<CH3cx  
template < typename Right > ^f -?xXPx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q}N.DM@d3  
  { h98_6Dw(]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =W6AUN/%p  
} RY(\/W#$  
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。 Q}a 1P8?S  
tf?u ;n  
\)=X=yn2  
~L G).  
8]N  
十. bind q89#Ftkt  
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。 ztNm,1pnQ  
先来分析一下一段例子 `43`*=  
8Q&hhmOnz  
4,!S?:7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G H N  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 meHAa`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]E1aIt  
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。 Qo !/]\  
我们来写个简单的。 ckXJ9>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /Ot=GhN]  
对于函数对象类的版本: u.t(78N  
R$<LEwjSw  
template < typename Func > 8,BNs5  
struct functor_trait _yq"F#,*  
  { :h1-i  
typedef typename Func::result_type result_type; 0Dj<-n{9  
} ; ;IC:]Zu  
对于无参数函数的版本: HB+\2jEE  
h\k!X/  
template < typename Ret > GoI3hp(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]bG8DEwD  
  { `zNvZm-E  
typedef Ret result_type; T#.5F7$u  
} ; uP\?y(= "  
对于单参数函数的版本: }b-"[TDEF  
O Xy>Tlv  
template < typename Ret, typename V1 > 36154*q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \Gh]$s p  
  { x[+t  
typedef Ret result_type; #2thg{5  
} ; Vx5ioA]{  
对于双参数函数的版本: _cqB p7  
8}3dwr;-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c7mIwMhl~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n&Q{ [E  
  { *Z! #6(G  
typedef Ret result_type; 'k=GSb  
} ; bq/*99``  
等等。。。 =@U~ sl [  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b{|Ha3;w  
x | =  
template < typename Func > NPws^  
struct func_return -hav/7g  
  { Y_3 {\g|x  
template < typename T > uFDJRQJ<  
  struct result_1 %oas IiO  
  { #?)g?u%g=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; SomA`y+ERn  
} ; F V8K_xj  
M),i4a?2  
template < typename T1, typename T2 > \IL/?J 5d  
  struct result_2 a"^0;a  
  { */iD68r|-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1$Rua  
} ; UD|Qa  
} ; q -%;~LF  
HS"E3s8  
d'~ kf#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0z@ KkU{Z  
9(>]6|XS  
template < typename Func, typename aPicker > ?mxBMtc  
class binder_1 +H5= zf2  
  { gWm -}Nb4  
Func fn; xc.(-g[  
aPicker pk; V @A+d[  
public : \2(Uqf#_  
`9a %vN  
template < typename T > Fp>iwdjFg  
  struct result_1 h }&WBN  
  { \F;V69'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,bhOIuep3  
} ; fZK&h.  
ezRhSN?  
template < typename T1, typename T2 >  -1Acprr  
  struct result_2 3n;UXYJ%  
  { hj@< wU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gs)wQgJ[  
} ; !|hxr#q=4  
>p4#AfGF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M>+FIb(  
&kKopJH  
template < typename T > 6 /^$SWd2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q<mDs$^K  
  { 8)IpQG  
  return fn(pk(t)); )N`a4p  
} uK6`3lCD  
template < typename T1, typename T2 > xc[Lb aBG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pPt7M'uL"  
  { %n-:mSus  
  return fn(pk(t1, t2)); ]-d:wEj  
} UR|UGldt_T  
} ; %~ uMa  
n82N@z<8]  
8Fy$'Zx'  
一目了然不是么? 8&g|iG  
最后实现bind a+!#cQl  
%a%x`S3  
'\qd{mM\r  
template < typename Func, typename aPicker > Vb>!;C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c,a+u  
  { WZq0$:I;R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IXYSZ)z  
} Fm(~Vt;%u  
(R)\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \ .H X7v  
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。 <}S1ZEZcQ  
B{'x2I#,  
十一. phoenix 5y07@x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s[h& Uv"G  
5MsE oLg  
for_each(v.begin(), v.end(), e573UB  
( ft oz0Vb  
do_ 'f0*~Wq|  
[ C2RR(n=N^  
  cout << _1 <<   " , " :7&#ej6  
] bl. y4  
.while_( -- _1), eekp&H$'s  
cout << var( " \n " ) .a._WZF  
) ^E_`M:~  
); xBH`=e <  
=ML6"jr  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~Xi_bTAyAW  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor K)5'Jp@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 C'x?riJ/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,c#IxB/0  
v'Y)~Kv@!  
pE{ZWW[@+  
template < typename Cond, typename Actor > ,H!E :k  
class do_while L~N<<8?\   
  { (=:9pbP  
Cond cd; ax{+7  k  
Actor act; ;O=tSEe  
public : p9]008C89  
template < typename T > %Od?(m"&  
  struct result_1 )G$/II9d  
  { IV$pA`|V  
  typedef int result_type; s)Bl1\Q  
} ; K5-wuD1  
lA[BV7.=7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} M&P?/Zi=L  
4$Oakl*l  
template < typename T > ~\A(xmW}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uJ jm50R<  
  { h=6Zvf<x  
  do [<m1xr4"k  
    { 7{HJjH!zx  
  act(t); y.6D Z  
  } Q]WjW'Ry\  
  while (cd(t)); g{K*EL <  
  return   0 ; ceN*wkGyB  
} emp*j@9  
} ; a4HUP*  
6XyhOs%/  
}RX[J0Prq~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L&3Ak}sh  
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。 &Rw4ub3  
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。 ql, k5.l  
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。 !yAlb#yu  
下面就是产生这个functor的类: 0ut/ ')[  
;Awt:jF  
"~~Js~  
template < typename Actor > A[QUFk(  
class do_while_actor d?dZ=]~C  
  { UH=pQm ^W  
Actor act; M0[7>N _  
public : |sd0fTK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 94bmK V_  
4/Ub%t -  
template < typename Cond > -a:+ h\K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o HqBNTyH  
} ; )cnH %6X  
0k"n;:KM8  
qcau(#I9.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )xgOl*D  
最后,是那个do_ jd<`W  
!1 :%!7  
QcBuUFf!c  
class do_while_invoker px6[1'|g  
  { 6Y4sv5G  
public : m\QUt ;  
template < typename Actor > rro92(y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const S?pWxHR]  
  { olc7&R  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0mcZe5RS  
} /NvHM$5O%  
} do_; z~b5K\/1B  
^IgxzGD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A1Tk6i<F1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eUP.:(E  
最后来说说怎么处理break和continue nrqr p  
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。 F_>OpT  
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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