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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [(X~C*VdxM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &;Ncc,jb  
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, D*l(p5[  
y?s z&*:  
ZCCCuB  
2&hv6Y1  
  class filler kZ9Gl!g  
  { r=j?0k '}]  
public : 5i br1zs  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Yy~x`P'g!  
} ; 6IqPZ{g9K'  
u`ir(JIj]  
8mX!mYO3c  
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: +3,7 Apj  
AD;m[u7  
Agd"m4!  
<bcf"0A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0\mf1{$"!7  
_Sjj|j  
vfSPgUB)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,='Ihi  
z~{08M7  
; _%zf5;'  
5BrN uR$  
二. 战前分析 ju2H 0AQ  
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。 ZayJllaq^  
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  |Iy;_8c  
{$S"S j  
!(*&P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m"L^tSD~  
  /* --------------------------------------------- */ [REH*_  
vector < int *> vp( 10 ); B:>:$LIL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QPuc{NcB>  
/* --------------------------------------------- */ O>E}Lu;|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {-)^?Zb @  
/* --------------------------------------------- */ R0t!y3r&N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,e'r 0  
  /* --------------------------------------------- */ /#9P0@Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |=5zI6pT  
/* --------------------------------------------- */ "8Dm7)nB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lz^Vi!|p  
uh\G6s!4/  
5K Ij}VN  
(N/u@M  
看了之后,我们可以思考一些问题: =Ti!9_~  
1._1, _2是什么? :ok.[q  
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。 4 95Y<x}=  
2._1 = 1是在做什么? 65Z}Hf  
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。 gX"  
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。 5Q"yn2b4  
bI.hG32  
nw+t!C  
三. 动工 Sr+hB>{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =1Plu5  
C\{A|'l!x  
m9h<)D'>  
=2q#- ,t  
template < typename T > ( yLu=  
class assignment ) [eTZg  
  { _J*l,]}S  
T value; E"}%$=yK  
public : v:lkvMq|=  
assignment( const T & v) : value(v) {} H~*N:$C  
template < typename T2 > -.Wwo(4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "s@Hg1  
} ; F]RPM(!5O)  
[__P-h{J  
Fs >MFj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 IFW(nB(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r'ilJ("  
"d}']M?-h  
=lv(  
*BxU5)O  
  class holder ; &rxwL  
  { 9z?c0W5x  
public : rvx2{1}I  
template < typename T > `;Ui6{|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '!$ QI@@  
  { =nHkFi@D=t  
  return assignment < T > (t); p$F` 9_bZ  
} :@p]~{m:G  
} ; A}! A*z<9  
L@RnLaoQ  
&%v*%{|j  
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: vJr,lBHEk  
WiZkIZ  
  static holder _1; 46M=R-7=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 em7L `,  
pPxgjX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZKW1HL ]m  
而不用手动写一个函数对象。 ys!O"=OJ  
]G&[P8hz B  
'h ?  
/@Jg [na  
四. 问题分析 ^G qO>1U  
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。 i=5!taxu}E  
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。 krGIE}5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `?T::&`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YS4"TOFw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Gy+c/gK  
yfwR``F  
五. 问题1:一致性 wo62R&ac  
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?| A99;bf}"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Zk7!CJVM  
;=0-B&+v  
struct holder P:J|![   
  { }A6z%|d  
  // m5/]+xdNX  
  template < typename T > [4EIy"  
T &   operator ()( const T & r) const f7zB_hVDmE  
  { V(XU^}b#  
  return (T & )r; Mmgm6{  
} C-_u`|jQ  
} ; r:rPzq1  
5~>j98K  
这样的话assignment也必须相应改动: ~Y0K Wx4  
;"f9"  
template < typename Left, typename Right > &'neOf/~  
class assignment R,7.o4Wt  
  { T&1-gswr:  
Left l; 8/B8yY-O  
Right r; qi^kf  
public : 3f>9tUWhTy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q?.9BM1V  
template < typename T2 > i Ya)*,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /_JR7BB^X,  
} ; jn]l!nm  
}ub>4N[  
同时,holder的operator=也需要改动: U e-AF#  
FYNUap,A  
template < typename T > @Nm{H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gjiS+N[  
  { EGRIhnED#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @<OsTF L  
} X+;#^A3  
@6[aLF]F  
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。 aR)UHxvX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M~X~2`fFH  
l"&iSq!3=  
return l(rhs) = r; W`[7|8(6!  
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。 $v8T%'p+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3]NKAPY  
1)e[F#|  
template < typename Tp > <,*w$  
class constant_t ko{&~   
  { lh\`9F:  
  const Tp t; W;X:U.  
public : `^g-2~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0p,_?3nX  
template < typename T > J,h'eY5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p-oEoA  
  { AHa]=ka>  
  return t; C-:|A* z  
} 8XfOM f~d`  
} ; svC m }`  
EAs^i+/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RR`\q>|  
下面就可以修改holder的operator=了 zYis~ +  
D.F1^9Q  
template < typename T > 3ug>,1:6-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2_6@&2  
  { s ldcI@Z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f'j<v  
} ?Rh[S  
`)i4ZmE|  
同时也要修改assignment的operator() Pr/q?qZY  
$?&distJ  
template < typename T2 > !( _qM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r-hb]!t  
现在代码看起来就很一致了。 +nYF9z2  
3cH^ ,F  
六. 问题2:链式操作 5uM`4xkj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vQ5rhRG)E  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e{Mkwi+j  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5 yL"=3&+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 t,5AoK/NL9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `j6O  
k c L +  
template < typename T > sEa|2$  
struct result_1 JWQd6JQ_~V  
  { yTWicW7i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j3o?B  
} ; _bCIVf`  
)C#>@W  
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: UJ)( Sw  
OQ3IkE`G  
template < typename T > b\SB  
struct   ref  o^d  
  { UE/iq\a>  
typedef T & reference; oJc v D  
} ; ?,r}@89pY  
template < typename T > Qj9'VI>&  
struct   ref < T &> SG)|4$"  
  { tv9 R$-cJ  
typedef T & reference; 6(B[(Af  
} ; ur+\!y7^R  
#%/0a  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'V4B{n7 h  
qwuA[QkPi  
template < typename T > No'Th7=|S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xy^z_`  
  { wA";N=i=  
  return l(t) = r(t); AHplvksb  
} e1H2w? s  
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。 UotLJa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T\TKgO=)  
W> $mU&ew[  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 uF@DJX}>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DbN_(mC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Vpxsg CS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c*V/2" 5  
最后的布局是: Q/l388'  
                Add 0fw>/"v  
              /   \ Zx|VOl,;  
            Divide   5 E7U.>8C  
            /   \ xQs._YY  
          _1     3 X<:Zx#J?i  
似乎一切都解决了?不。 7!g4`@!5M  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 V4?]NFK  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 U5;Y o+z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: LV]F?O[K=  
p=dM2>  
template < typename Right > ov Wm}!r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const FQB6` M  
Right & rt) const WHR6/H  
  { Hy2~D:34  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xtd1>|  
} AYoLpes  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^%RIz!}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 f!}e*oX  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 MJcWX|(y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ?,UO$#Xm  
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。 ugQySg>  
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? GOY!()F  
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: q} p (p( N  
!?GW<Rh  
template < class Action > LE+#%>z>  
class picker : public Action 7eyx cr;z  
  { jY $3   
public : _vOSOnU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a_Z[@W  
  // all the operator overloaded ~J1UzUxX2  
} ; K;~I ;G  
3\?yjL^  
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。 6;}W)S  
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: 0?,%B?A8O  
?[hkh8|  
template < typename Right > ds'7zxy/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cD9axlJ  
  { I~>Ye<g#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]= 9^wS  
} j.g9O]pi  
71k >_'fl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KqWt4{\8v`  
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。 w4;1 ('  
b^&nr[DC  
template < typename T >   struct picker_maker 2~!+EH  
  { e-YMFJtoK}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2PEA<{u  
} ; pa6-3c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > F)uS2  
  { ),U>AiF]  
typedef picker < T > result; $w ,^q+  
} ; j%Z%_{6Ds*  
S!.H _=z%p  
下面总的结构就有了: fqD1Ej  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 JX2@i8[~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +IbQVU~/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ivP#qM1*;  
至此链式操作完美实现。 j# !U6T  
p7]V1w:  
sEEyN3 N  
七. 问题3 wT^QO^.  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 S,^)\=v  
r( 8!SVX  
template < typename T1, typename T2 > qku!Mg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Nny .@P)H  
  { 8G|kKpX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gwv s  
} Y #6G&)M  
^ub@ Jwe  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: N&-J,p~  
hBNA,e:  
template < typename T1, typename T2 > vuNq7V*}  
struct result_2 NekPl/4  
  { o_on/{qz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {_>}K  
} ; } ^n346^  
pJ3Yjm[l  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 9*j$U$:'  
这个差事就留给了holder自己。 [BKX$A:Y  
     j#YPo  
NT<vs"<B  
template < int Order > DjveMs$d  
class holder; n8'#'^|  
template <>  @1O.;  
class holder < 1 > 45$F cK  
  { b=Oec%Adx  
public : }ujl2uhM  
template < typename T > >sm<$'vZ/  
  struct result_1 -)$5[jM]  
  { )~H&YINhn  
  typedef T & result; +:#UU;W  
} ; nx'Yevi0$  
template < typename T1, typename T2 >  nypG  
  struct result_2 m}o4Vr;"  
  { ;]sbz4?  
  typedef T1 & result; &u~#bDh  
} ; Tt\G y  
template < typename T > (|.rEaTA[1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [X\~J &kD  
  { O#B2XoZa+  
  return (T & )r; OCN@P+L3q  
} HMPb%'U~  
template < typename T1, typename T2 > DNy 6Kw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8AuOe7D9A  
  { a?ux  
  return (T1 & )r1; >`=<(8bu  
} e)A-.SRiO$  
} ; RG V}c#  
< r7s,][&  
template <> |%c"Avc  
class holder < 2 > dE ]yb|Ld  
  { #Zt(g(T  
public : e|S_B*1*0  
template < typename T > iFkXt<_A  
  struct result_1 _ 2E*  
  { #/LU@+  
  typedef T & result; +/4wioGm  
} ; :*dfP/GO  
template < typename T1, typename T2 > .p$tb2%r  
  struct result_2 {bD:OF  
  { p^THoF'~T  
  typedef T2 & result; ,)%$Zxng  
} ; vG'I|OWg  
template < typename T > b&\f 8xZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {'$+?V"&  
  { 8q_"aa,`  
  return (T & )r; (~OP)F).  
} wC`+^>WFo  
template < typename T1, typename T2 > m)Sdo gt_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t) 4AQ  
  { vj hh4$k  
  return (T2 & )r2; <%GfF![v  
} uwo\FI  
} ; d_aHUmI^"  
$s"{C"4q  
} za "rU  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 c= #V*<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: : oO ?A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: > xie+ ^  
/;clxtus  
return l(i, j) = r(i, j); (,OF<<OH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3+oGR5gIN  
pRH'>}rtuH  
  return ( int & )i; =u 3YRqz  
  return ( int & )j; !@4 i:,p@  
最后执行i = j; iWp 6^g  
可见,参数被正确的选择了。 S\R5SRE  
+ [~)a 4#  
fe8}2#<o  
2pmqP-pKd  
"xV0$%  
八. 中期总结 Y4Y~e p  
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: Nn='9s9F?}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S?<hs,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 fOJTy0jX8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v$~$_K  
eI3ZV^_Ps  
SI, t:=D  
 rBUWzpE"  
z=yE- I{  
i)th] 1K%  
九. 简化 am+w<NJ(us  
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。 P^[y~I#{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _bn "c@s  
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: 9>9,   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0S2/,[-u+  
  +-*/&|^等 K7c[bhi_w  
2. 返回引用。 j06qr\Es  
  =,各种复合赋值等 7(l>Ck3B#  
3. 返回固定类型。 za!8:(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rt'pc\|O&  
4. 原样返回。 %WlTx&jSgE  
  operator, kJK*wq]U6  
5. 返回解引用的类型。 Wn-'iD+9<  
  operator*(单目) kwUy^"O  
6. 返回地址。 gfJHB3@  
  operator&(单目) L L? .E  
7. 下表访问返回类型。 )=pa*  
  operator[] zvK'j"Wq=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D`R~d;U~  
  operator<<和operator>> SFR<T  
;cfPS  
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。 <S3s==Cg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &a.A8v)  
 ) fQ1U  
template < typename Left > 'Y0h w  
struct value_return Gj^*  
  { lc\{47LwZ  
template < typename T > aM+Am,n`@  
  struct result_1 B *%ey?  
  { 0Ua&_D"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; PUmgcMt  
} ; FxmHy{JG  
(0E<Fz V  
template < typename T1, typename T2 > mgMa)yc!dp  
  struct result_2 b|e1HCH  
  { 9,[A fI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |y pX O3  
} ; <$??Z;6  
} ; 7n,=`0{r  
-2'1KAk-W  
q_cP<2`@V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1my1m  
?Wc+ J4  
下面我们来剥离functor中的operator() [kf6bf@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9yz@hdG  
?j&ZzK'#^  
return l(t) op r(t)  |A\o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C5g9Gg  
return op l(t) ! (Q[[M  
return op l(t1, t2) $0k7W?tu  
return l(t) op lffw "  
return l(t1, t2) op X;n09 L`CB  
return l(t)[r(t)] 1,P\dGmu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y#QXvo%  
C\4d.~C:w3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -^3uQa<zN^  
单目: return f(l(t), r(t)); -lrcb/)Gz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k~F;G=P  
双目: return f(l(t));  nZ)E @  
return f(l(t1, t2)); Z~F*$jn  
下面就是f的实现,以operator/为例 H: S<O%f  
] n\]ao  
struct meta_divide 3N 5@<:2`  
  { P=PeWX*L<Z  
template < typename T1, typename T2 > '{-Ic?F<P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W-*HAS  
  { nxB[T o*P  
  return t1 / t2; zz!jt A  
} *d`KD64  
} ; bp<,Xfl  
3"juj '  
这个工作可以让宏来做: NeJ->x,  
W,"Re,`H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  AGm=0Om  
template < typename T1, typename T2 > \ *?\u5O(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; UVXSW*$  
以后可以直接用 w{t]^w:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mFeR~Bi>!  
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 A{e>7Z72  
(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。。。) OADW;fj  
Ot)S\s>  
ik #Wlz`4  
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 `5e{ec c7  
+u&[ j/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F-$!e?,H  
class unary_op : public Rettype 9)t[YE:U3!  
  { @]]&^ 7  
    Left l; 9g\;L:'  
public : 8+J>jZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r6kJV4I=re  
DJ*mWi.  
template < typename T >  "iR:KW@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [:(/cKo  
      { a#k7 aOT0  
      return FuncType::execute(l(t)); c& I  
    } e`:^7$  
,@/O\fit)  
    template < typename T1, typename T2 > \m%c"'[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QM* T?PR  
      { ]-9w'K d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |j81?4<)v  
    } MB7*AA;  
} ; ([ -i5  
U1HG{u,"y  
D6H?*4f]  
同样还可以申明一个binary_op $8xb|S[  
p_(En4QSH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rlGv6)vb  
class binary_op : public Rettype -7]j[{?w  
  { Y SB=n d_  
    Left l; d^J)Mhju  
Right r; PZ`11#bbm  
public : zj(V\y&H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g8l6bh$}  
H%XF~tF:  
template < typename T > l? U!rFRq`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E3l*_b0  
      { " :vEWp+g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7RWgc]@?>  
    } gnjhy1o  
N'WC!K.e  
    template < typename T1, typename T2 > J{.UUw9Agd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \1LfDlQk)  
      { O$}.b=N9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3 z(4axH'  
    } "TJ*mN.i{}  
} ; mLpM8~L  
m./PRV1$x  
amdgb,vh  
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 ZZ!">AN`^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 aZCq{7Xs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) W7 dSx  
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。 BV`\6SM~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =#,`k<v%I  
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。。。 kaXq.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pmvd%X\f  
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) ];4!0\M  
下面是修改过的unary_op U: Wet,  
~mARgv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > AB`.K{h  
class unary_op ~r!(V;k{  
  { *<!q@r<d  
Left l; &H]/'i-  
  RG""/x ;  
public : *; ]}`r  
}ePl&-9T  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *=2W:,$  
~bx ev/$d  
template < typename T > ?KOw~-u  
  struct result_1 jT =|!,Pn  
  { l"%80"zO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iGu%_-S  
} ; Wz s=BNm9  
flo$[]`.7  
template < typename T1, typename T2 > d_M+W@{  
  struct result_2 w\YS5!P,V  
  { ,d,2Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Xs2 jR14`  
} ; n)98NSVDbT  
,`Y$}"M4  
template < typename T1, typename T2 > >*8V]{f9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SXZ9+<\  
  { m]!hP^^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )/%5f{+}  
} y'`/^>.  
 '2*OrY  
template < typename T > a @2fJ}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [i /!ovcY  
  { H{vKk  
  return OpClass::execute(lt(t)); lQHF=Jex  
} LWT\1#  
L|T?,^  
} ; Rbf6/C  
, :#bo]3  
YE{ [f@i0  
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 .{h"0<x  
好啦,现在才真正完美了。 BZ?Ck[E]Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: |cf-S8pwY  
_ (F-(X|  
template < typename Right > )6C+0b*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const dHXe2rTE;&  
  { eMC^ORdY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8YQuq.(>a  
} QMsq4yJ)%  
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。 fUkqhqe  
1xW!j!A;  
B/1j4/MS  
Oh*~+/u}q  
r |C.K  
十. bind {fzX2qMZ]  
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。 bGH#s {'5  
先来分析一下一段例子 j)mU`b_  
A~bSB n: '  
_|#abLh%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N3|:MMl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MO8}i?u=z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FOsd{Fw  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 U`ttT5;  
我们来写个简单的。 !H\o Qv-I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sv% X8  
对于函数对象类的版本: p2Ep(0w,R5  
v'@gUgC  
template < typename Func > _xaum  
struct functor_trait {r&mNbz  
  { 6:#o0OeBP  
typedef typename Func::result_type result_type; K=[7<b,:3  
} ; C e-ru)  
对于无参数函数的版本: -[7+g  
6(bN*.  
template < typename Ret > Fvl\.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8(% F{&<;  
  { G;G*!nlWf  
typedef Ret result_type; )t|:_Z  
} ; Q"XDxa'7"  
对于单参数函数的版本: gu(:'5cX  
Svn7.Ivep  
template < typename Ret, typename V1 > |q*yuK/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L1SKOM$  
  { .KA-=$~J1  
typedef Ret result_type; bkV<ZUW|;  
} ; >zW2w2O3  
对于双参数函数的版本: j ~-N2b6z  
xSmG,}3mF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k4K. ml IO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > avRtYL  
  { cAW}a  
typedef Ret result_type; Vke<; k-  
} ; f CU]  
等等。。。 *#Cx-J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oe|#!SM(  
`q*[fd1u.  
template < typename Func > =OH X5:Z  
struct func_return 5~[7|Y  
  { c4tw)O-X  
template < typename T > 9Y:I)^ek  
  struct result_1 3x+lf4"  
  { ZbYC3_7w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =0g!Q   
} ; 9p W~Gz  
zr.\7\v  
template < typename T1, typename T2 > 4E^ ?}_$  
  struct result_2 H0afu)$,  
  { ~XTC:6ts  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~S8:xG+s  
} ; Qo#]Lo> \g  
} ; V+E8{|dYL  
#DUfEZ  
{v|!];i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^1S{::  
ks#3 o+  
template < typename Func, typename aPicker > )UKX\nD"0  
class binder_1 -#|;qFD]  
  { l )%PvLbL  
Func fn; DhyR  
aPicker pk; Z3S+")^  
public : >O-KJZ'GV  
+8Lbz^#  
template < typename T > GTdoUSUq  
  struct result_1 %biie  
  { [:y:_ECs6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; T8o](:B~  
} ; m)Plv+R}  
fqgp{(`@>  
template < typename T1, typename T2 > 6gV*G  
  struct result_2 #r'MfTr  
  { &b} \).5E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <YaTr9%w  
} ; LiG$M{0  
&i5@4,p y9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vjS`;^9  
E_ns4k#uG  
template < typename T > ;4rhh h&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @_+aX.,  
  {  q+L'h8  
  return fn(pk(t)); k1wIb']m]z  
} ,s[%,ep`  
template < typename T1, typename T2 > >rd#,r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O4R\] B#Xu  
  { /hl'T'RG  
  return fn(pk(t1, t2)); wMW<lT=;  
} 0g?)j-  
} ; :$k*y%Z*N&  
<s9{o uZ  
N:lfKI  
一目了然不是么? {kpF etXt?  
最后实现bind z?o8h N\  
m;@q('O  
:PO./IBX  
template < typename Func, typename aPicker > = lo.LFV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `Lr], >aG  
  { /|?$C7%a\D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h&0zR#t  
} cC/h7o dY  
2HeX( rB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &,&+p0CSI!  
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。 5XKTb  
jK w 96  
十一. phoenix G2` z?);1b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~5KcbGD~  
`c  
for_each(v.begin(), v.end(), y!FO  
( k\f _\pj6  
do_ meX2Y;  
[ J2z/XHS  
  cout << _1 <<   " , " %qc_kQ5%  
] 6 s=VU\  
.while_( -- _1), ]m+%y+  
cout << var( " \n " ) n5}]C{s'  
) OC=&!<  
); Bj@>iw?g'  
;R?@ D]  
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: 0AB a&'h  
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 p'jc=bL E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 CWdsOS=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T fLqxioqZ  
J"r?F0  
(D>_O$o  
template < typename Cond, typename Actor > V^_A{\GK  
class do_while {-Y;!  
  { H>TO8;5(  
Cond cd; @](vFb  
Actor act; !T0I; j&  
public : 6K.2VY#  
template < typename T > :HY$x  
  struct result_1 JS/'0.  
  { fL*7u\m:  
  typedef int result_type; HI8mNX3 "j  
} ; '`jGr+K,wU  
:v^/k]S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D3o,2E(o  
> 80{n8  
template < typename T > Os9SfL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s)-oCT$[  
  { TQ"XjbhU;X  
  do &n<YmW?"  
    { 82LE9<4A  
  act(t); noWF0+ %  
  } \|HtE(uCM1  
  while (cd(t)); EX]+e  
  return   0 ; a'VQegP(f\  
} :kgh~mx5LF  
} ; xi (@\A  
-xtT,^<B  
Df6i*Ko|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OUBGbld  
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。 D3Q+K  
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。 {)" 3  
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。 (| QJ[@?q  
下面就是产生这个functor的类: !Tnjha*  
}1#m+ (;  
$TUYxf0q  
template < typename Actor > GHv6UIe&  
class do_while_actor x=*&#; Y|  
  { !ku}vTe  
Actor act; Tz,-~mc  
public : `O\>vn  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;<+efYmyc  
zx#Gm=H4  
template < typename Cond > Ud/>oaW?s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; m\>gOTpA4  
} ; 07LyB\l~  
~5HkDtI)  
Olzw)WjG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E+L7[  
最后,是那个do_ @\by`3*Q  
$f:uBhM  
Zl>SeTjB-  
class do_while_invoker k(ouE|B  
  { #49l\>1 z  
public : '?rR>$s  
template < typename Actor >  Zmu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B}"R@;N  
  { i%i~qTN  
  return do_while_actor < Actor > (act); MzvhE0ab  
} #cY[c1cNv  
} do_; Y:\msq1xp  
4=,J@N-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "VaWZ*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )LP'4*  
最后来说说怎么处理break和continue 88?bUA3]  
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。 mE~ WE+lw9  
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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