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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f\cTd/?Ju  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4bGvkxZo`$  
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, eC"e v5v  
~3j +hN8<  
J[6/dM  
4'#=_J  
  class filler 6O{QmB0KK  
  { 9D\E0YG X/  
public : 98R/ ^\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D? %*L  
} ; )J@[8 x`  
J[?oV;O  
jRC{8^98  
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: qpe9?`vVX  
oQ]FyV  
Ry X11XU  
q!0HsF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;hq_}.  
? 3fnt"  
N7"cMAs\G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2Xv}JPS2As  
>x6\A7  
Dz~^AuD6  
S;Sy.Lp  
二. 战前分析 l H_pG~  
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。 ;q9Y%*  
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 {= &&J@:  
-FZNk}  
`Z>=5:+G@2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F%y#)53g  
  /* --------------------------------------------- */ 81|[Y'f  
vector < int *> vp( 10 ); &&<l}E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Szu @{lpP@  
/* --------------------------------------------- */ I/St=-;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x'}z NEXI  
/* --------------------------------------------- */ K{I"2c  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IxWi>8  
  /* --------------------------------------------- */ Gq1C"s$4'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <ndY6n3  
/* --------------------------------------------- */ THOYx :Nr;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uaP5(hUI  
nX7F<k4G2  
-2}ons(  
WNjG/U  
看了之后,我们可以思考一些问题: bvB7d` wx  
1._1, _2是什么? }KUK|p5  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e/ g9r  
2._1 = 1是在做什么? k}g4?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 qmn l  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8SroA$^n  
r\fkx>  
$ZyOBxI  
三. 动工 4Hf'/%kW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XLiwE$:t%  
5#f_1 V  
fGe ie m  
1 Lg{l  
template < typename T > &k*oG: J3  
class assignment = =pQ V[  
  { )g8Kicox5  
T value; ;>ml@@Z  
public : b (H J|  
assignment( const T & v) : value(v) {} %?V~7tHm>  
template < typename T2 > _M8'~$Sg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EVqqOp1$v4  
} ; eW<NDI&b  
)xU+M{p-os  
|AExaO"jk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <6.`(isph  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X^&--@l}T!  
R>Ox(MG  
um/F:rp  
6:QlHuy0nH  
  class holder t; #@t/`  
  { WS4DzuZZ  
public : *7*cWO=  
template < typename T > (0y!{ (a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D5Rp<PBq,  
  { $rQ7"w J  
  return assignment < T > (t); TT;ls<(Lg  
} 9k9}57m.i  
} ; 'HV@i)h0%V  
x5g&?2[  
I4qS8~+#  
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: H^o_B1  
@>ys,dy  
  static holder _1; $P8AU81  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Rc9>^>w  
6,1oLvU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pfc"^Gi8  
而不用手动写一个函数对象。 4k{xo~+%,  
Xep2 )3k>  
_'y`hKeI[  
4,YL15.  
四. 问题分析 R$dNdd9m  
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。 q3v5gz^t  
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。 ntPX?/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N2j^fZd_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +>yh` Zb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yoieWnL}  
<7Yh<(R e^  
五. 问题1:一致性 ?c"i V  
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?| ^g2Vz4u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M'X,7hZ  
Hv' OO@z  
struct holder +S#Xm4  
  { #_3ZF"[zq  
  // /`#JM  
  template < typename T > @Wm:Rz  
T &   operator ()( const T & r) const NTK9`#SA  
  { |G/)<1P  
  return (T & )r; mss.\  
} =?]S8cth  
} ; ][//G|9  
;2 ?fz@KZ  
这样的话assignment也必须相应改动: XCyb[(4  
D^s#pOZS  
template < typename Left, typename Right > &>Z;>6J,  
class assignment [\fwnS_1  
  { vaVV 1  
Left l; &N/dxKZcc  
Right r;  ]sP  
public : 3;uLBuZOCN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;5T}@4m|r  
template < typename T2 > yP` K [/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rkdA4'66w  
} ; M djxTr^  
N<KsQsy=  
同时,holder的operator=也需要改动: s6}SdmE  
X4'!:&  
template < typename T > {5ehm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B=r+ m;(  
  { |{,c2 Ck:N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Dequ'  
} uB6Mj dp6  
$Dv5TUKw  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9`H4"H>yG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 OYmutq  
]70ZerQ~L  
return l(rhs) = r; ^,f^YL;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ESFJN}Q%0.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v/vPU  
oRg ,oy  
template < typename Tp > s`v$r,N0  
class constant_t b8%TwYp  
  { {od@S l  
  const Tp t; &(p5z4Df  
public : pnL[FMc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hc9 ON&L\>  
template < typename T > jWvi% I qi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O^ &m  
  { N<Ym&$xR  
  return t; L0{ [L  
} nLANWQk9  
} ; ~GJ;;v1b2  
/Q89y[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q TN24 q4  
下面就可以修改holder的operator=了 v7hw%9(=  
LU@1Gol  
template < typename T > f+)LVT8p  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nq+6ipx  
  { 6p&uifY}tR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KP>1%ap6  
} *c$UIg  
mxpw4  
同时也要修改assignment的operator() '|Lv -7  
eZhF<<Y  
template < typename T2 > B:cQsaty  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } H,7!"!?@N  
现在代码看起来就很一致了。 F$:UvW@e1  
JnqP`kYbTE  
六. 问题2:链式操作 ofI,[z3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sint":1FC  
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。 'w<^4/L Q  
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。 kaIns  
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。 \PG_i'R  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c&h8Qk3  
YuJ{@"H  
template < typename T > (4C)] RHQ  
struct result_1 E]a;Ydf~  
  { bJ6H6D>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z/p^C~|}  
} ; Fo~q35uB  
$S2 /*  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: tWaGCxaE  
@`^Z5n.4  
template < typename T > *mYGs )|  
struct   ref -QBM^L  
  { ~RBa&Y=Mb  
typedef T & reference; YV>&v.x0;  
} ; d@b2XCh<K  
template < typename T > eE;j#2SEO  
struct   ref < T &> VpY,@qh  
  { 8b4? O"  
typedef T & reference; XgeUS;qtta  
} ; 7xWJw  
)"2eN3H/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,4-],~T  
tuY= )?  
template < typename T > 9JILK9mVO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8|L5nQ  
  { *&+zI$u(  
  return l(t) = r(t); W(-son~I  
} 0&\71txrzg  
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。 a^[s[j#^,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h\~!!F  
^4Se=Hr z2  
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 qa8?bNd'f  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fgF@ x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 yB{1&S5 C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &arJe!K  
最后的布局是: PTXS8e4  
                Add /_8nZVu  
              /   \ J^PFhu  
            Divide   5  R; &k/v  
            /   \ hD,|CQ  
          _1     3 7,uD7R_  
似乎一切都解决了?不。 [;:ocy  
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。 CkV -L4Jq  
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。 r5$!41   
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: VOg'_#I  
{FILt3f;  
template < typename Right > * {p:C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i!(5y>I_  
Right & rt) const x~D8XN{  
  { CalW J  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 28- z  
} I,]q;lEMt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 muFWFq&yP  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 iHQ$L# 7  
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。 }%42Ty  
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。 *#?9@0b@  
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。 ;DKJ#tS}"  
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? 6Tm7|2R  
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: )?LZg<<   
8R(l~  
template < class Action > yKm6 8n^  
class picker : public Action I58$N+#  
  { Uw3wR!:  
public : /pLf?m9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Rz*GRe  
  // all the operator overloaded `ooHABC  
} ; rx<P#y]3)  
_?I*:: I  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 34_ V&8  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: <R_)[{ 7  
Jv]$@>#  
template < typename Right > t23W=U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^L.'At  
  { ;!3: 3;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P1$D[aF9$  
} dAM]ZR<  
(FGH t/!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V <ilv<  
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。 S5UQ   
GE !p  
template < typename T >   struct picker_maker W}%[i+  
  { FNo.#Z5+b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6 Pdao{P  
} ; q{f (T\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5as5{"l  
  { um( xZ6&m  
typedef picker < T > result; Q `-Xx  
} ; :C={Z}t/F  
|~rKDc  
下面总的结构就有了: {yd(n_PqY  
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。 D )Jac@,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。 <P]%{msGH  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O+[s4]  
至此链式操作完美实现。 _U^G*EqL*  
vCOtED*<  
% ;a B#:p6  
七. 问题3 kcMg`pJ4<  
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。 z"FxKN~Z  
mSk";UCn  
template < typename T1, typename T2 > 8-@H zS%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q DKY7"H  
  { Jq8v69fyQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Lnq CHe  
} )FfS7 C\.  
=gZA9@]W2  
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: W"A3$/nq^  
t=jG$A  
template < typename T1, typename T2 > ^U,Dx  
struct result_2 gplrJaH@  
  { Ev3,p`zS._  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p$*P@qm  
} ; ~I~lb/  
F9A5}/\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? J(P'!#z^  
这个差事就留给了holder自己。 DH4IF i>  
    s;sr(34  
^ _W] @m2  
template < int Order > j^h:*rw  
class holder; {*<%6?  
template <> 82o|(pw  
class holder < 1 > :H:+XIgoR  
  { -e0?1.A$  
public : R+.kwq3CED  
template < typename T > vw-y:,5`t8  
  struct result_1 rdAy '38g  
  { x]4>f[>*>  
  typedef T & result; Oa M~rze  
} ; O]61guxro  
template < typename T1, typename T2 > - "{hP  
  struct result_2 OgHqF,0MN  
  { @,LU!#y(  
  typedef T1 & result; I\IDt~  
} ; ]x%sX|Rj  
template < typename T > jc,Q g2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m SO7r F  
  { sG^{ cn  
  return (T & )r; .;(a;f+{;  
} 19%zcYTe  
template < typename T1, typename T2 > ,)VAKrSg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {j4&'=C:  
  { JcfGe4  
  return (T1 & )r1; gQ<{NQMzvd  
} bh3yH>Zns  
} ; wT-K g=-q  
0}'/3Q  
template <> B^{~,'  
class holder < 2 > HC6v#-( `{  
  { (aq-aum-I  
public : 4i<GqG  
template < typename T > #wkSru&LS  
  struct result_1 QcjsQTAbk  
  {  2 av=W  
  typedef T & result; NiRb:F-  
} ; SEE:v+3|  
template < typename T1, typename T2 > b tbuE  
  struct result_2 RPjw12Ly  
  { {xICR ~,*  
  typedef T2 & result; V0%a/Hi v  
} ; J5z\e@?.0\  
template < typename T > @CoUFdbz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vZ^U]h V  
  { 7 ;2>kgf~  
  return (T & )r; $6 4{Ff  
} 0w vAtK|Q  
template < typename T1, typename T2 > }?HWUAL\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A-rj: k!  
  { ,-DU)&dF  
  return (T2 & )r2; !\'HKk~V  
} xl,6O!aR  
} ; p1T0FBV L  
5'<a,,RKu  
NSq29#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 'a:';hU3f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R0bgt2J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P:5vS:s?  
'QTa<Z)E  
return l(i, j) = r(i, j); ~(=5`9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1 qp"D_h  
nHU}OGzW  
  return ( int & )i; E!>MJlA:k6  
  return ( int & )j; \!%~( FM  
最后执行i = j; %MEWw  
可见,参数被正确的选择了。 +"|TPKas  
,D&-.`'E  
D z[ ,;  
Ylgr]?Db*  
Zlygx  
八. 中期总结 R0G!5>1i  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: qca=a }  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pu'NSNT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;*d?Qe:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sLSH`Xy?5  
d ]#`?}  
[<>%I#7ulG  
9%m^^OOf  
:'[ha$  
gJg+ ]-h/  
九. 简化 M'T[L%AP  
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。 5v sn'=yN  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E 5mYFVK  
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: ( efxw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w{4#Q[  
  +-*/&|^等 iRM ?_|  
2. 返回引用。 Digx#'#jf  
  =,各种复合赋值等 %/SHB  
3. 返回固定类型。 v+( P4f S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i?|u$[^=+  
4. 原样返回。 m @)Ya*=<  
  operator, =GiN~$d  
5. 返回解引用的类型。 phwBil-vUU  
  operator*(单目) Fc|N6I'o  
6. 返回地址。 #eF k  
  operator&(单目) O(:/ &`)  
7. 下表访问返回类型。 $&i8/pD  
  operator[] ^+kymZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  xS="o  
  operator<<和operator>> NL'(/|)  
~y/qm [P  
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。 "#h/sAIs  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `1#Z9&bO  
9"}5jq4*  
template < typename Left > :W+%jn  
struct value_return )q[Wzx_ j<  
  { s%A?B 8,  
template < typename T > aPX'CG4m  
  struct result_1 =<AG}by![  
  { j!@, r^(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `H9 !Z$7G  
} ; OU*skc>  
0%yPuY>  
template < typename T1, typename T2 > mILCC} Kt  
  struct result_2 f?(g5o*2  
  { is^5TL%@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4.>y[_vu  
} ; 7dOpJjv?)  
} ; *|gl1S  
P~PM$e  
f9O_M1=|lo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait d^0-|sx  
a|k*A&5u2  
下面我们来剥离functor中的operator() 9Fg:   
首先operator里面的代码全是下面的形式: +;bZ(_ohG  
KbH|'/w  
return l(t) op r(t) G{zxP%[E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Gsz$H_  
return op l(t) MFipXE!  
return op l(t1, t2) g``S SU  
return l(t) op 'vKae  
return l(t1, t2) op t&IWKu#  
return l(t)[r(t)] 7UUu1"|a|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Dj3,SJ*x  
T ^ #1T$  
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: f*^bV_  
单目: return f(l(t), r(t)); SjcX|=S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ix0#eoj  
双目: return f(l(t)); Eks<O  
return f(l(t1, t2)); `6PBV+]Vm3  
下面就是f的实现,以operator/为例 4I.)>+8V  
\@zoM:[sN  
struct meta_divide \[/}Cy  
  { Yfy";C7X  
template < typename T1, typename T2 > QHtN_Q_F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >}d6)s|   
  { fr8';Jm  
  return t1 / t2; @[Wf!8_  
}  vF'IK,  
} ; GbvbGEG  
hK3Twzte  
这个工作可以让宏来做: 8L`wib2  
YI]/gWeu  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %2beoH'  
template < typename T1, typename T2 > \ |{rhks~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9MbF:  
以后可以直接用 fS%B/h=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "Q{7X[$$^  
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 u=0161g  
(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。。。) ~$1g"jIw  
]UZP dw1D  
ghk"XJ|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }$ a *XY1  
C\ 34R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6HH:K0j3'  
class unary_op : public Rettype +u lxCm_lV  
  { %iZ~RTY6 !  
    Left l; Wq<H sJd/  
public : y"H(F,(N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} %-|$7?~   
khQ fLA  
template < typename T > `'pfBVBz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eGWwPSIp  
      { "M,Hm!j  
      return FuncType::execute(l(t)); =~q$k  
    } `Y, Rk  
G%CS1#  
    template < typename T1, typename T2 > q{!ft9|K\d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?` 2z8uD/  
      { 7b R[.|T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i3>_E <"9  
    } >=3oe.$)  
} ; 1TgD;qX  
+77j2W_0  
:2~2j-m  
同样还可以申明一个binary_op $`L |  
^ JU#_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G}nj 71=H  
class binary_op : public Rettype mw83pU6  
  { '"6*C*XS  
    Left l; gj }Vnv1[  
Right r; xk^`4;  
public : /8/N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]Bz.6OR  
Z/OERO   
template < typename T > V\AF%=6}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z0M|Bv9_  
      { fyq %-Tj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;r XZ?"  
    } uzS;&-nA  
_iu^VK,}  
    template < typename T1, typename T2 > k?Njge6@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u\f Qa QV  
      { k40`,;}9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ) LohB,?  
    } (7X^z&2  
} ; j<h0`v  
1.nYT*  
+t(Gt0+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 !{A#\~,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UxnZA5Lk*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pO2XQYhrY  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 z%$M IC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S AKIFNE  
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。。。 98CS|NEe  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x. /WP~I  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %KR2Vlh0  
下面是修改过的unary_op ^KQZ;[B  
:=K+~?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > gbu)bqu2x  
class unary_op mqiCn]8G  
  { =ibKdPtTh^  
Left l; L; <Pod  
  .gCun_td#  
public : hh-sm8  
'Ojxzz*tT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} so@ijl4{Z  
-hGLGF??  
template < typename T > g,f AV M  
  struct result_1 w1+ %+x  
  { &InFC5A  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y!~ }7=  
} ; (^~~&/U_U$  
+y 48.5  
template < typename T1, typename T2 > mS+sh'VH  
  struct result_2 ~{t<g;F  
  { .nei9Y*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f~f)6XU|  
} ; =@d->d  
iVb7>d9}  
template < typename T1, typename T2 > 2WB`+oWox  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c(s: f@ 1  
  { @\U] hN?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $WsyAUl  
} 3k:`7E.  
1#|qT7  
template < typename T > W O'nW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QF$s([  
  { (?[%u0%_  
  return OpClass::execute(lt(t)); :{ai w?1  
} +O7GgySx  
<#)Q.P  
} ; g!`^!Q/($  
sLc,Dx"+  
N <M6~  
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  bDq<]h_7  
好啦,现在才真正完美了。 xr31< 4B  
现在在picker里面就可以这么添加了: Gf-GDy\{  
$@~s O0q  
template < typename Right > L$@qEsO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c7]0 >nU;  
  { 9x#T j/5%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?:+p#&I  
} <9S5  
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。 /Nhc|x6zQ  
*b"aJ<+  
V%voe  
z -'e<v;w  
/lc4oXG8  
十. bind !#PA#Q|cO  
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。 NZ% v{?  
先来分析一下一段例子 b{.Y?.U  
KB gFS%-W  
2|${2u`$&y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -v9x tNg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]<u%jTQREd  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x.'Ys1M  
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。 'N\nJz}  
我们来写个简单的。 5dL!e<<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RP9~n)h~b  
对于函数对象类的版本: O:#/To'  
Z OqD.=O(  
template < typename Func > LRSt >; M  
struct functor_trait L#N ]1#;  
  { lN*"?%<x>  
typedef typename Func::result_type result_type; dA0o{[o=  
} ; %U9f`qE  
对于无参数函数的版本: fbJa$  
Eg1|Kg\&  
template < typename Ret > )IKqO:@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !#S"[q  
  { XLlJ|xhY-K  
typedef Ret result_type; P8 R^46  
} ; VYQ]?XF3i  
对于单参数函数的版本: 5L,q,kVS  
S~^]ib0  
template < typename Ret, typename V1 > /&5:v%L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N"zl7.E  
  { ^j2z\yo  
typedef Ret result_type; H:mcex  
} ; Li\b ,_C  
对于双参数函数的版本: jOL=vG  
SU(J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Q>TNzh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jV#1d8qm  
  { R  xc  
typedef Ret result_type; G9CL}=lJ,  
} ; J!yK/*sO,  
等等。。。 M[L@ej  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8]WcW/1r !  
5[P^O6'  
template < typename Func > AH^'E  
struct func_return 6df`]s c  
  { o}yA{<"  
template < typename T > |oR#j `  
  struct result_1 vhN6_XD  
  { m[Qr>="  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @`aPr26>?  
} ; |pE ~  
3lgD,_&  
template < typename T1, typename T2 > x6Q_+!mnk  
  struct result_2 \psO$TxF=  
  { fF. +{-.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +B4i,]lCx  
} ; R[H#a v  
} ; \M~uNWv|  
B XO,  
|lh&l<=(f  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4r9AUmJqw  
8cj}9}k  
template < typename Func, typename aPicker > ngzQVaB9  
class binder_1 dDl_Pyg4K  
  { @`HW0Y_:  
Func fn; aQV?}  
aPicker pk; KD'}9{F,  
public : j{H IdP  
;kD Rm'(  
template < typename T > 0I*{CVTQj  
  struct result_1 Nb\B*=4AR  
  { 2 y& k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -90X^]  
} ; %/RT}CBBsW  
c\rP"y|S};  
template < typename T1, typename T2 > rC6EgWt<V  
  struct result_2 wLo<gA6;  
  { IC-W[~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <M\#7.](  
} ; @y,>cDg  
#W/ATsDt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jr^btVOI#\  
ty8E;[ '  
template < typename T > &Vg)/t;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const COA>y?  
  { mEbj  
  return fn(pk(t)); 'NDr$Qc3  
}  r^,"OM]  
template < typename T1, typename T2 > #}[NleTVt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U+ V yH4"  
  { aX.//T:':?  
  return fn(pk(t1, t2)); `Cz_^>]|=  
} KR>o 2  
} ; :71St '  
m5cRHo<9Y  
n"nfEA3{`  
一目了然不是么? "FLiSz%ME  
最后实现bind i.e4<|{  
I\|.WrMNi  
cPX^4d~9  
template < typename Func, typename aPicker > mH )i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Lg|]|,%e  
  { j-t"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U"L-1]L  
} ]qiX"<s>~C  
F:LrQu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [$Jsel<T=  
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。 0m4'm<2m  
<A&Zl&^1  
十一. phoenix c;88Wb<|W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )<.y{_QUN  
'-P+|bZW4  
for_each(v.begin(), v.end(), dAi.^! !  
( WLCr~r^  
do_ 5X:3'*  
[  |?ZNGPt  
  cout << _1 <<   " , " ?)7UqVyq  
] 'AZxR4W  
.while_( -- _1), 1tlqw  
cout << var( " \n " ) kT:?1w'  
) c9+yU~(  
); UtHloq(r  
J@qLBe(v  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: U"a7myB+jX  
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 Uv!VzkPfo  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rv2;)3/*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v(P <_}G  
m1M6N`f  
6+:;M b_S  
template < typename Cond, typename Actor > 593!;2/@  
class do_while ,Uy;jk  
  { rnBp2'EM  
Cond cd; 8( bK\-b  
Actor act; T[2<_nn=  
public : sk@aOv'*(  
template < typename T > d"thM  
  struct result_1 /`j2%8^N  
  { g-cg3Vso  
  typedef int result_type; K+Pa b ?  
} ; Wlp`D  
C#L|7M??;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q XB E3  
~w}=Oby'y  
template < typename T > x\YVB',h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const So4#n7  
  { $dug"[  
  do kkXe=f%  
    { Jv!f6*&<  
  act(t); gwFW+*h  
  } JY3!jtv  
  while (cd(t)); n D}<zj$D2  
  return   0 ; !wKiMgLS  
} h7AO5"6  
} ; k;r[m ,$  
u/FC\xJc  
(iht LFp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ..=lM:13|  
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。 'h[7AZ&)#  
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。 Mo4c8wp&SM  
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。 @2TfW]6  
下面就是产生这个functor的类: n2Q ?sV;m  
x!u6LDq0  
!p_l(@f  
template < typename Actor > Q+Eqaz`  
class do_while_actor =nlj|S ~3  
  { ^cuH\&&7  
Actor act; /'^ BH A|h  
public : "tu*(>'~5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W!1 B~NH#  
Ii>#9>!F  
template < typename Cond > }d@;]cps  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c)c_Qv  
} ; U@:l~ xJ  
<"av /`;  
@.pr}S/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4I2#L+W  
最后,是那个do_ {ea*dX872:  
Zt 1nH  
H7f  Xg  
class do_while_invoker IG~Zxn1o  
  { ]PbwG  
public : \U'*B}Sz  
template < typename Actor > u(JuU/U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C}\kp0mz  
  {  !>Q{co'  
  return do_while_actor < Actor > (act); "WH &BhQYD  
} wkT4R\H>  
} do_; [5Zi\'~UH)  
'lmjZ{k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l !ZzJ&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \!k\%j 9  
最后来说说怎么处理break和continue A@reIt  
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。 >"Zn# FY  
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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