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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g\]~H%2 ,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r (KAG"5  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, H b?0?^#  
4o|<zn  
$pJw p{kN  
fM`.v+  
  class filler #Q1}h  
  { p(!d,YSE  
public : vYg>^!Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |8?DQhd}  
} ; B!1h"K5.($  
yT-qT_.  
eX'U d%  
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: G@zJf)u}  
TPVB{ 107  
w+u1"  
ckYT69U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .Ta(v3om%  
rXR!jZ.hi  
UM<!bNz`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GH \ Sy  
8n35lI ( [  
:%>)S  
&y&HxV  
二. 战前分析  {H*  
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。 c2gi 3  
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 F*T$n"^  
20# V?hX3  
_#qfe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GOOm] ]I  
  /* --------------------------------------------- */ .C` YO2,  
vector < int *> vp( 10 ); O(6j:XD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <eZ*LK?  
/* --------------------------------------------- */ Lg~ll$ U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~=Q^ ]y,  
/* --------------------------------------------- */ J0Gjo9L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Sm{> 8e}UE  
  /* --------------------------------------------- */ *M/ :W =,t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zdm2`D;~p  
/* --------------------------------------------- */ Cu!]-c{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hd]ts.  
THARr#1b};  
n(`|:h"  
d<6m_! L  
看了之后,我们可以思考一些问题: yfal'DqKF  
1._1, _2是什么? wr5v-_7r,  
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。 LmytO$?2(  
2._1 = 1是在做什么? \!xCmQ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 &%%ix#iF  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Mi;Pv*  
80ox$U  
f!#+cM  
三. 动工 :yRv:`r3Lt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: h-kmZ<p|^  
S+#|j  
b;%t*?t  
px*1 3"  
template < typename T > B%tWi  
class assignment <uxLG;R  
  { }8PO m#  
T value; TkJ[N4'0  
public : J!2j]?D/e  
assignment( const T & v) : value(v) {} wJNm}Wf  
template < typename T2 > 4"_`Mu_%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } D$7#&2y  
} ; ;1s+1G}_z  
dt^h9I2O  
s*s~yH6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X6",Xr! {  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _CfJKp)  
yIrJaS-  
OZ+v ~'oD  
6pSi-FH  
  class holder #c5jCy}n  
  { .] sJl  
public : tAF?. \x"g  
template < typename T > _'LZf=V0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I#&r5Q  
  { K)BQ0v.:[  
  return assignment < T > (t); ]%)<9 ]}  
} LP=j/qf|  
} ; ](A2,F 9(U  
wWy;dma#  
i=cST8!8N  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: e=WjFnK[x7  
XTo7fbW*  
  static holder _1; 1[^YK6a/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 USEb} M`  
v6s,lC5qR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 68Gywk3]=u  
而不用手动写一个函数对象。 -}9^$}PR  
,VHqZ'6  
)63 $,y-;$  
3o%vV*  
四. 问题分析 P"8Ix  
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。 jYFJk&c  
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。 M'PZ{6;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BVw2skOT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 m{/( 3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 x}yl Rg`[  
`8ac;b  
五. 问题1:一致性 V0=%$tH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| IWQ0I&tzdx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rG}e\ziKuj  
x9vSekV  
struct holder .9r YBy  
  { _^r};}-}  
  // dRX~eIw  
  template < typename T > D\AVZ76F1  
T &   operator ()( const T & r) const "XR=P> xk  
  { u^~7[OkE  
  return (T & )r; OG/b5U  
} P>V oA  
} ; dU$VRgP/  
:V(LBH0  
这样的话assignment也必须相应改动: jYHnJ}<  
d:@+dS  
template < typename Left, typename Right > "' JnFM  
class assignment j uA@"SG  
  { >A$L&8'C  
Left l; j_~KD}  
Right r; eV[{c %wN:  
public : xB *b7-a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R2,9%!iiX  
template < typename T2 > C!j3@EZ$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3~~X,ZL  
} ; D&G6^ME  
L  ;L:  
同时,holder的operator=也需要改动: |U%NPw5  
%Mda<3P  
template < typename T > o,*m,Qc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9/k2 zXY  
  { 79T_9}M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :_8K8Sa  
} }r: "X<`  
\@gV$+{9  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v$y\X3)mB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a*P v^Np-v  
p<mL%3s0  
return l(rhs) = r; 4uXGp sL  
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。 b)diYsTH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: WLUgiW(0$  
Bhv;l/K])  
template < typename Tp > JtFq/&{i  
class constant_t 8<VDp Y  
  { '12m4quO  
  const Tp t; ef)RlzL Oq  
public : Z",0 $Gxu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} xWxHi6U(  
template < typename T > Et0gPX-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const xA3_W  
  { v;(cJ,l  
  return t; sp\6-*F  
} ([8*Py|  
} ; V^s, 3C  
vPnS`&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IVxJN(N^  
下面就可以修改holder的operator=了 $<-a>~^Tp  
@/#G2<Vp1  
template < typename T > #un'?]tZF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ftyxz&-4$p  
  { g2f"tu_/%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %DttkrhL  
} #VhdYDbW  
}9ulHiR  
同时也要修改assignment的operator() r*{.|>me  
>l0Qd1   
template < typename T2 > _N5pxe`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (cVIjo+::  
现在代码看起来就很一致了。 %p\ ~  
PcsYy]Q/  
六. 问题2:链式操作 %s}{5Qcl/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v} !lx)#  
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。 6GuTd  
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。 ]+G .S-a  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 BD"Dzq  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }X9 &!A8z  
Eq_@ xT0>  
template < typename T > Csu9u'.V  
struct result_1 ` 0 @m,  
  { 2H;#L`Z*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EwBrOq`C  
} ; z&9ljQ iF  
~JRq :  
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: Wt%Wpb8  
 c{kpg N  
template < typename T > W /v &V#  
struct   ref SEnr"}  
  { U^}7DJ  
typedef T & reference; 2(uh7#Q  
} ; `j {q  
template < typename T > ByE@4+9  
struct   ref < T &> /QB;0PrE  
  { e6*,MnqBh  
typedef T & reference; D_( NLC  
} ; 7Tp +]"bL  
F^.]g@g.|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;Mmu}  
;pL!cG@  
template < typename T > SP<(24zdd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y{~`g(~9_A  
  { mCn:{G8+  
  return l(t) = r(t); |)d%3s\  
} qQf NT.  
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。 ]*MVC/R,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \R9izuc9  
l_;6xkv4  
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 ]D~Ibv{Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cD9U ^SOS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J3'q.Pc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y9-F\t=~  
最后的布局是: 3 [#Rm>,Vu  
                Add (:]+IjnE  
              /   \ 8 mOGEx  
            Divide   5 8,F|*YA  
            /   \ P B-x_D  
          _1     3 ^?0'\Z  
似乎一切都解决了?不。 <l!:#u  
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。 "J*>g(H53  
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。 ]H{* Z3S  
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: .*n*eeD,  
UlNiH  
template < typename Right > NB44GP1-@  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ue?3;BF 5  
Right & rt) const kVCWyZh4  
  { qnQ".  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); __+8wC  
} L%3Bp/`S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 G$KQgUN~[  
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。 pUqNB_  
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。 $!$If( 7  
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。 1R yE8DdP  
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。 O3T7O`H[  
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? x)Zm5&"Gg  
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"~2_q5/;  
_cC!rq U1  
template < class Action > R i,_x  
class picker : public Action WrRY 3X  
  { V )UtU L  
public : \Wg_ gA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;; {K##^l  
  // all the operator overloaded q7_Ttjn-DV  
} ; 0s{7=Ef  
IsJx5GO  
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。 K1R?Qt,qDF  
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: X@:Y./  
,~1sZ`C  
template < typename Right > 4{vEW(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h6IXD N  
  { OAiv3"p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |'P$zMAF  
} Zo^]y'  
SsZSR.tD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b$Dh|-8  
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。 9;\mq'v%  
@-xvdntx  
template < typename T >   struct picker_maker Ya!%o> J%t  
  { :?y Ma$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .,#H]?Wil  
} ; Z zp"CK 5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S-Bx`e9'  
  { Uey'c1  
typedef picker < T > result; 34N~<-9AY  
} ; ,d*hhe  
T*=*$%  
下面总的结构就有了: )u=W?5%=}  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 hOj+z?  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4*E5@{D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7OG:G z+)x  
至此链式操作完美实现。 t&[<Dl/L  
Z0-?;jA@  
-}h^'#  
七. 问题3 Kdp($L9r  
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。 @@{5]Y  
10c.#9$  
template < typename T1, typename T2 >  O&|<2Qr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $7g+/3Fu^  
  { iI7ocyUv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C&*1H`n  
} +`{OOp=  
Sx e6&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %-.;sO=g  
kL0K[O  
template < typename T1, typename T2 > Myiv#rQ)  
struct result_2 =EA:fq  
  { 6},[HpXRc4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |Rhqi  
} ; ?7LvJ8  
S 593wfc  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? kC 6*An_f  
这个差事就留给了holder自己。 u5glKE  
    kV5)3%?  
Fr  
template < int Order > y*-_  
class holder; (?JdiY/  
template <> }b&S3?ONt  
class holder < 1 > HBtk)  
  { 7>F{.\Z  
public : \ I523$a  
template < typename T > }AJoF41X  
  struct result_1 uXh:/KO  
  { W [K.|8ho  
  typedef T & result; m Jk\$/Kh  
} ; q=BljSX  
template < typename T1, typename T2 > t S]  
  struct result_2 0Q_*Z (  
  { 9N}\>L)_  
  typedef T1 & result; u ij^tN%  
} ; !.$L=>:V  
template < typename T > sAL ]N][Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const % |D)%|Z  
  { H%>4z3n   
  return (T & )r;  xV5UaD<  
} ;t\h"K<,|  
template < typename T1, typename T2 > 4<F z![>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |9c~kTjK  
  { VoZ{I{>|  
  return (T1 & )r1; 4#03x:/<\  
} Q,xL8i M,  
} ; ^1bslCe   
`9J9[!+!`  
template <> qEST[S V  
class holder < 2 > K\F0nToJ.  
  { TD}<U8I8_  
public : UDg' s  
template < typename T > 8v& \F  
  struct result_1 6&eXQl  
  { .w.:o2L  
  typedef T & result; vv @m{,7#Y  
} ; U@mznf* J  
template < typename T1, typename T2 > P#~B @d  
  struct result_2 l:!L+t*}6  
  { XZM3zlg*  
  typedef T2 & result; N"ga -u  
} ; MCT1ZZpPr  
template < typename T > uPA ( 1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y!77gx?-  
  { y~ =H`PAE  
  return (T & )r; EMW6'  
} 5:h[%3'bB  
template < typename T1, typename T2 > i/ilG 3m>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lS.Adl^k  
  { #dA$k+3  
  return (T2 & )r2; !LI<%P)  
} fSuykbZ  
} ; ' [ 4;QYw  
RP&bb{Y  
HgF;[rq3Q  
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> >。 Zh<;r;2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2d ! '9mA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %t9C  
e<L@QNX  
return l(i, j) = r(i, j); &7aWVKon  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IY`p7 )#i  
0M_oFx  
  return ( int & )i; |W">&Rb<t#  
  return ( int & )j; Wy}I"q[~So  
最后执行i = j; ,^#Jw`w^  
可见,参数被正确的选择了。 |"3<\$[  
>gk_klLh  
$cCC 1=dW  
200yN+ec  
k9^Hmhjw  
八. 中期总结 -u2i"I730  
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: J-F".6i5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >H2`4]4]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7F^d-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Jg6Lr~!i  
`FP?9R6Y  
0B NLTRv  
~GaGDS\V  
tli.g  
a&y^Ps6=  
九. 简化 D6sw"V#  
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。 nV;'UpQw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XpQOl  
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: ie}O ZM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `BPTcL<W  
  +-*/&|^等 o u|emAV  
2. 返回引用。 [m t.2.  
  =,各种复合赋值等 yzA05npTl  
3. 返回固定类型。 gg;r;3u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `&$8/_`  
4. 原样返回。 f& 4_:'-,  
  operator, ( ?V`|[+u  
5. 返回解引用的类型。 pMc6p0  
  operator*(单目) #x%'U}sF  
6. 返回地址。 Q=\ Oa(I  
  operator&(单目) ~}/Dl#9R!  
7. 下表访问返回类型。 )Nv1_en<!  
  operator[] 4JSPD#%f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f0Q6sVZHa  
  operator<<和operator>> TBhM^\z  
}kbSbRH43  
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。 0P^h6Vat  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?HZp @ &  
KWwtL"3  
template < typename Left > $ |4C]Me (  
struct value_return q!c(~UVw  
  { <O x[![SR  
template < typename T > ;`9f<d#\  
  struct result_1 Otn,UoeeB  
  { aD/Rr3v>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CU$kh z"  
} ; MatXhP] Fi  
z(PUoV:?  
template < typename T1, typename T2 > \?:L>-&h8  
  struct result_2 I Mgd2qIC  
  { ,CO2d)}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dWY%bb  
} ; yIw}n67  
} ; l}{{7~C`  
NGra/s,9 |  
J=V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?-??>& z  
XLpP*VH3  
下面我们来剥离functor中的operator() #kg`rrF r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1CtUf7 `/Q  
4Nm>5*]  
return l(t) op r(t) Hg+<GML  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T&U}}iWN  
return op l(t) c0Ug5Vr  
return op l(t1, t2) [f6uwp  
return l(t) op AXfU$~  
return l(t1, t2) op vwR_2u  
return l(t)[r(t)] :I"CQ C[Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N'^>pSc4W|  
uL'f8Pqg  
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: .soCU8i3  
单目: return f(l(t), r(t)); 8K8u|]i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); # @\3{;{R  
双目: return f(l(t)); #ydold{F  
return f(l(t1, t2)); !}*N';  
下面就是f的实现,以operator/为例 !3Dq)ebBz  
;i{B,!#  
struct meta_divide ~NGM6+9  
  { LPs%^*8(2  
template < typename T1, typename T2 > j:9M${~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j*=!M# D  
  { }"Y<<e<z:  
  return t1 / t2; U}2@  
} '.}}k!#  
} ; .j6udiv5  
B5\l&4X  
这个工作可以让宏来做: w0QtGQ|  
aRd~T6I  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8jK=A2pTa  
template < typename T1, typename T2 > \ ci,(]T +!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Po>6I0y  
以后可以直接用 YOxgpQ:i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NP>v @jO  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 h*%p%t<  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) (6,:X  
J%bNt)K}  
H`[FC|RYyE  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {uDW<u_!  
"2e3 <:$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IRW0.'Dn  
class unary_op : public Rettype 3 9 8)\3o  
  { t Cuvb  
    Left l; 'r'=%u$1C  
public : m:_#kfC&K"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "|\hTRQ  
YznL+TD  
template < typename T > 3mgvWR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L03I:IJ  
      { ,>|tQ'  
      return FuncType::execute(l(t)); %Z;RY5  
    } '! >9j,BJ  
QPy h.9:N  
    template < typename T1, typename T2 > ?Ld),A/c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mQj#\<*  
      { eI-fH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $.,PteYK  
    } DVQr7tQf  
} ; (o>N*?, }  
.+7n@Sc  
HB9"T5Pd*  
同样还可以申明一个binary_op <XL%*  
b~;:[ #  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G>~/  
class binary_op : public Rettype [_N1 .}e  
  { pI@71~|R  
    Left l; cGE{dWz  
Right r; p5In9s  
public : VnuG^)S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (4Db%Iw  
$`xpn#l z  
template < typename T > \Y,P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1P]J3o  
      { l@4pZkdq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8] LF{Obz[  
    } zDg*ds\  
8hV]t'/;  
    template < typename T1, typename T2 > ( w4XqVT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %<~EwnoT  
      { Tp;W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \m`IgP*  
    } <mX5VGY9^  
} ; ZW M:Wj192  
!19T=p/:$  
=Vh]{ y~$  
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 *b;)7lj0h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H:b"Vd"x9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u%L6@M2  
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。 C,;?`3bH@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .0nT*LF  
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。。。 v~RxtTu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 zt2#K  
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) bLTX_ R  
下面是修改过的unary_op (muJ-~CJk  
VI3fvGHat{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -/3h&g  
class unary_op {? yRO]  
  { 2w8YtM3+"z  
Left l; Q3r]T.].h  
  w2$ L;q  
public : ~#EXb?#uS  
3{H!B&sb  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8<Nz34Y  
:z?T /9,C  
template < typename T > .yzXw8~S  
  struct result_1 ;[zZI~wh  
  { n n[idw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5m;pHgkb  
} ; =M{&g  
+vFqHfmP  
template < typename T1, typename T2 > -Hi_g@i*XW  
  struct result_2 +Km xo4p  
  { )`=N+k]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z(E .F,k  
} ; )W@  
U ;4;>  
template < typename T1, typename T2 > uxrNkZia  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F&/ }x15  
  { $ z+ =lF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B^1jd!m  
} X7aj/:fXe  
e mq%" ;.  
template < typename T > ;?o"{mbb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +'e3YF+'  
  { [xs`Pi  
  return OpClass::execute(lt(t)); RvW>kATb_F  
} [o'}R`5)  
~"~uXNd  
} ; TI'~K}Te  
Z${@;lgP  
t/"9LMKs?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug .Vq_O u  
好啦,现在才真正完美了。 @0:mP  
现在在picker里面就可以这么添加了: Zfr?(y+3  
U&tR1v'  
template < typename Right > 1 pzd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3TD!3p8  
  { 1n ZE9;o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TLzcQ|  
} E}w<-]8  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ?@_,_gTQ  
l\-(li H  
> cJX'U9  
@}N;C ..Y$  
u`X}AKC  
十. bind HYk*;mD  
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。 zPoIs @  
先来分析一下一段例子 b+}*@xhl  
HaamLu  
DU4Prjb'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u"n ~ 9!G  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y-,1&$&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^coJ"[D  
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。 QPa&kl  
我们来写个简单的。 mk~Lkwl  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: SY2B\TV  
对于函数对象类的版本: 58My6(5y  
j&?NE1D>I  
template < typename Func > .es= w=  
struct functor_trait P3YG:*  
  { BO ^T :  
typedef typename Func::result_type result_type; STB=#z  
} ; 'x10\Q65[  
对于无参数函数的版本: yz2NB?)  
CLD*\)QD\  
template < typename Ret > i_&&7.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NC2PW+(  
  { [OsW   
typedef Ret result_type; j:,*Liz  
} ; DI!l.w5P_  
对于单参数函数的版本: AuU:613]W8  
|xaA3UA  
template < typename Ret, typename V1 >  o*QhoDjc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W"WvkW>-  
  { T, gMc  
typedef Ret result_type; ^fb4g+Au  
} ; X;p,Wq#D'  
对于双参数函数的版本: rReZ$U  
H1=R(+-s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {N;XjV1x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > crC];LMl/  
  { 4aZsz,=  
typedef Ret result_type; Oy[t}*Ik  
} ; c-avX  
等等。。。 Ty]CdyL$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;LH?Qu;e  
]]%CO$`T [  
template < typename Func > ipKkz  
struct func_return +2W#= G  
  { 4k$BqM1  
template < typename T >  ;nv4lxm  
  struct result_1 BbiBtU  
  { TiF$',WMv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; })bTQj7  
} ; Ctt{j'-[  
R_ 4600  
template < typename T1, typename T2 > 9}2I'7]  
  struct result_2 zYSXG-k  
  { {q8V  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fX} dh9  
} ; FK={ %  
} ; K$' J:{yY  
-_pI:K[  
+\.gdL)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t_@%4Wn!1L  
ybf`7KEP2A  
template < typename Func, typename aPicker > {My/+{eS!?  
class binder_1 8<?60sj  
  { ;U}lh~e11  
Func fn; UO<%|{ W+  
aPicker pk; "vjz $.  
public : Z:9"7^+  
m[ txKj.=_  
template < typename T > `<Zp!Hl(j  
  struct result_1 @ou g^]a  
  { q^goi 1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vVZ@/D6w  
} ; v*l1"0$  
`;4zIBJ  
template < typename T1, typename T2 > H-0A&oG  
  struct result_2 Eh0R0;l5>  
  { w]F(o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nY}Ep\g  
} ; !lL21C6g+  
eA#J7=eC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2Wq)y1R<T  
e [3sWv  
template < typename T > SgFyv<6>:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *)U=ZO6S  
  { i@Q)`>4  
  return fn(pk(t)); , S}[48$  
} JTQ$p*2]  
template < typename T1, typename T2 > Y*B}^!k6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q9yY%  
  { avykg(  
  return fn(pk(t1, t2)); "f(iQI  
} -`FTWH  
} ; XNf%vC>  
]f-< s,@  
'X"@C;q  
一目了然不是么? B@=+Fg DD  
最后实现bind b qEwi[`  
T Jp(  
#ZRQVC;b;  
template < typename Func, typename aPicker > uRh`qnL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'h.{fKG]ME  
  { ~z^VMr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a(NN%'fDD  
} k2" Z:\?z  
7y&Fb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a RC >pK.  
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。 959&I0=g"  
@w[WG:-+  
十一. phoenix $A9!} `V  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 88$G14aXEk  
peY(4#  
for_each(v.begin(), v.end(), \O/" F;  
( F\Q)l+c  
do_ 5)' _3r  
[ MB" uJUk  
  cout << _1 <<   " , " e'[T5HI  
] ,w; ~R4x  
.while_( -- _1), cR}}NF  
cout << var( " \n " ) &{9'ylv-B)  
) ?aEBS  
);  ^ 'FC.  
GRCc<TM, U  
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: *_`T*$  
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 hhlQ!WV2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A^q= :ofQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Bwjd/id q  
qF`;xa%,}  
!CtY.Lp  
template < typename Cond, typename Actor > Ziu f<X{  
class do_while nQdNXv<(  
  { zT#36+_?  
Cond cd; V9-pY/v 9  
Actor act; E:V&:9aQ@  
public : !H{)L@f  
template < typename T > EJjTf:  
  struct result_1 ;38W41d{  
  { =rl/ l8|P  
  typedef int result_type; Re5m  
} ; \3n{%\_  
& d\`=e  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9Re605x Q6  
d8<Lk9H9R  
template < typename T > bv;&oc:r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xx[ L K  
  { p|,K2^?Y  
  do auAST;"Z8  
    { BnvUPDT&  
  act(t); VD/Wl2DK  
  } 96]lI3 c  
  while (cd(t)); WLiY:X(+|  
  return   0 ; hghtF  
} B, xrZs  
} ; L$zT`1Hy  
W=5+k0Q  
l~Kn-S{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]w]Swt2n  
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。 VXQS~#dQj  
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。 pWSYbN+d  
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。 8H./@~_ =  
下面就是产生这个functor的类: Ox?LVRvxI  
E87/B%R  
iN*d84KTP  
template < typename Actor > to[EA6J8l  
class do_while_actor +1Si>I  
  { BS;rit:  
Actor act; >4ebvM 0|  
public : 75K~ebRr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Vm'ReH  
Tr)a6Cf  
template < typename Cond > (6u<w#u  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; W0tBF&E"  
} ; |o~FKy1'z\  
Vyj>&"28  
1]A%lud4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 reM%GU  
最后,是那个do_ fbB(W E+  
|4-c/@D.~  
4en&EWUr  
class do_while_invoker uQ&&? j  
  { -}{\C]%  
public : kOVx]=  
template < typename Actor > K).X=2gjY  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6'(5pt  
  { y 97QqQ^  
  return do_while_actor < Actor > (act); yZxgUF&`  
} lcJ`OLG  
} do_; )jR:\fe  
vMzR3@4e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KK(x)(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1(w0* `  
最后来说说怎么处理break和continue JQ+4 SomK  
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。 2-o,4EfHVO  
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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