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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DKBSFm{~Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;J ayoJ  
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, * /:x sI  
l p(8E6  
6x%h6<#xh*  
|\7 ET[X q  
  class filler :>Ay^{vf=  
  { L2[f]J%  
public : %@6}GmK^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} jW  3c"  
} ; LILQ\I<<'  
3GUZ;jdn  
3U7 *>H  
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: T>NDSami  
j 4^97  
!;KCU^9  
*tK\R&4,4s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5) pj]S!]-  
_t^{a]/H  
j4cwI90=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2(#7[mgPI  
0sfr d  
Yi$vg  
BZ?.D_bu  
二. 战前分析 # ?/<  
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。 ' <@3i[M  
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 tF{D= ;G  
$3s@}vLd  
'*"vkgN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NnT1X;0W  
  /* --------------------------------------------- */ *1fb}C_  
vector < int *> vp( 10 ); % a@>_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w%JTTru  
/* --------------------------------------------- */ e,Uo#T6J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =5(>q5Z*  
/* --------------------------------------------- */ $w);5o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {M^3m5.^  
  /* --------------------------------------------- */ RT.D"WvT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -UOj>{-  
/* --------------------------------------------- */ d~JKH&x<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jAm3HI   
MM x9(`t*.  
PqiB\~o@Z  
+7=K/[9p  
看了之后,我们可以思考一些问题: z <##g  
1._1, _2是什么? id2j7|$,  
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。 F7O(Cy"1  
2._1 = 1是在做什么? i5CK*"$Q  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 CTZh0 x  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 U qFv}VsnF  
"saUai4z  
\xnWciQ#{  
三. 动工 ^HqY9QT2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v33dxZ'  
1ke g9]  
&3TEfvz  
hNH'XQxO  
template < typename T > rjp-Fw~1w  
class assignment !U'QqnT  
  { L_wk~z  
T value; nh!a)]c[  
public : 'gTbA?+@5  
assignment( const T & v) : value(v) {} RF%KA[Dj  
template < typename T2 > DUC#NZgw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S|]X'f  
} ; 4'!c*@Y  
?C&z]f3(:  
K0 }p i +=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cM$P`{QrM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8>WC5%f*  
2&^]k`Aj6D  
ih P|E,L=L  
YW60q0:  
  class holder A8oo@z68n>  
  { /7t>TYip!  
public : ](wvu(y\E  
template < typename T > Ns7(j-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q2F+?w;,  
  { O4^8jK}  
  return assignment < T > (t); t ]_VG  
}  Pyb Z)5u  
} ; LRb{hUt=  
TiO"xMX  
jN6uT &{T  
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: ~==>pj  
FMClSeO7  
  static holder _1; p4-o/8rO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]jmL]Ny^  
EB2!HpuQ3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -wSg2'b4E  
而不用手动写一个函数对象。 1>E<8&2[L  
ZRg;/sX]  
SVB\  
V9dF1Hj  
四. 问题分析 R)RG[F#   
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。 }5}.lJ:  
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。 =W BTm  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6u7?dG'4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zY('t!u8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WqXbI4;pJ  
H=Y{rq@  
五. 问题1:一致性 :=\Hoz  
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?| E~gyy]8&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 f,:9N5Z  
Ire\i7MF:  
struct holder Z3& _  
  { w &(|e <  
  // l33Pm/V2?  
  template < typename T > O^^C;U@U<1  
T &   operator ()( const T & r) const qpE&go=k'  
  { Y<Fz)dQo  
  return (T & )r; {O`w,dMOI  
} '4|-9M3f  
} ; }9W4"e2)  
#R.-KUW:  
这样的话assignment也必须相应改动: }#Qc \eud  
+L9Eqll  
template < typename Left, typename Right > ZsOIH<}S  
class assignment W^] 3XJP  
  { .b6VQCS~9  
Left l; s#tZg  
Right r; 0iwZT&O  
public : kAC&S!n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _J? Dq  
template < typename T2 > T3pmVl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?)1{)Erf8x  
} ; Yo("U8:XX  
Vy938qX   
同时,holder的operator=也需要改动: <-D0u?8  
w$`5g  
template < typename T > e^[H[d.WMC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }t%!9hr5D  
  { /S(zff[at  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 371 TvZ4  
} 9uBM<  
fIwV\,s  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 jr!?v<NoX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Lg*B>=  
CS=qj-(  
return l(rhs) = r; }=8B*  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +[tE^`-F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v>-VlQ  
dnb)/  
template < typename Tp > A' /KUi  
class constant_t cdZ~2vk  
  { ##V5-ZG{:  
  const Tp t; tP2qK_\e=  
public : YA +E\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h}cy D7Wn  
template < typename T > N 0= ac5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?hWwj6i&  
  { 9=V:&.L  
  return t; HOE_S!N  
} a8i]]1Blz  
} ; W034N[9  
|<.lW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +{W>i;U  
下面就可以修改holder的operator=了 3rcKzS7  
X90J!  
template < typename T > r.>].~}4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TT4./R:  
  { 'b#0t#|TM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I9 mvt e  
} EVVP]ND  
S!G(a"<W  
同时也要修改assignment的operator() /`6ZAo m9  
"gne_Ye.  
template < typename T2 > g)_e]&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |*'cF-lp6v  
现在代码看起来就很一致了。 MF'$~gxo  
t $xY #:  
六. 问题2:链式操作 v%s`~~u%^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (''M{n  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ~YRDyQ:%T  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Mc%Nf$XQ  
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。 o(r\E0 I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R&Jm +3N  
CO2C{~Q5  
template < typename T > ]zQo>W$  
struct result_1 ;r>snJ=M  
  { +tk{"s^r*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #z2rzM@/:  
} ; IuOgxm~Y  
bLQ ^fH4ww  
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: I*IhwJFl/  
7_mw%|m6@  
template < typename T > =R Ah|e  
struct   ref ALNc'MW!  
  { -Gw$#!  
typedef T & reference; j|/]#@Yr  
} ; Okm{Xx  
template < typename T > C_n9T{k  
struct   ref < T &> 2;^y4ssg  
  { Nv/v$Z{k  
typedef T & reference;  y7$iOR  
} ; `KK>~T_$J  
+S R+x/?z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HKqwE=NZ  
ld^=#]g  
template < typename T > $T`<Qq-r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =ZDAeVz3w  
  { sm\f0P!rv  
  return l(t) = r(t); E7CH^]x  
} Wo7F  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 >OG:vw)E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 phn9:{TI  
&s$(g~ 4gC  
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 i 2sN3it  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -Y*bSP)\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 zD(`B+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H~+l7OhV  
最后的布局是: awOd_![c'  
                Add mFSw@CC  
              /   \ 0\:(ageY?  
            Divide   5 't_[dSO  
            /   \ t: IN,Kl4  
          _1     3 FRS>KO=3  
似乎一切都解决了?不。 {2+L @  
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。 Mnz!nWhk  
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。 #ssN027  
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: g q}I[N  
wQiX<)O  
template < typename Right > #SX8=f`K5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .h& .K  
Right & rt) const ;}1xn3THCn  
  { baP^<w^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +Wx{:  
} w^#L9i'v'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fuA&7gNC  
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。 |{@8m9JR  
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。 2con[!U  
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。 m <w "T7  
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。 Ojt`^r!V  
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?  wAz&"rS  
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: *0|IXGr  
L}FO jrN  
template < class Action > }j^\(2  
class picker : public Action >TP7 }u|  
  { CXO2N1~(J  
public : 13+<Q \  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `"@g8PWe  
  // all the operator overloaded }Y*VAnY6;  
} ; u_ '!_T L  
,N e;kI  
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。 ^RP)>d9Xp{  
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: ph_4q@  
7yz4'L  
template < typename Right > IR-dU<<9O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const svuq gSn  
  { "d$m@c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VB?O hk]<  
} jU3Z*Z)zN  
IhBp%^H0-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N*`b%XGn3  
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。 +Ag!?T  
$YXMI",tt<  
template < typename T >   struct picker_maker 7 As|Ns`  
  { \|Ul]1pO8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; PmR~c,  
} ; \T\b NbPn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2{Chu85   
  { IZm(`b;t^  
typedef picker < T > result; (lGaPMEU}  
} ; N,f4*PQ  
!p[9{U->o;  
下面总的结构就有了: g(Io/hyj  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 #!$GH_  
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。 =Me5ft w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sj8~?O  
至此链式操作完美实现。 Ht-t1q  
[b/k3&O'  
tBm_YP[  
七. 问题3 ?0 m\(#  
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。 v NeCpf  
.!6>oL/iF  
template < typename T1, typename T2 > tU^kQR!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \y88d4zX  
  { a3VM '  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8NU`^L:1  
} *5wu   
uu/+.9  
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: d @*GUmJ  
@_"9Dy Y%  
template < typename T1, typename T2 > O4g+D#Lu  
struct result_2 rx5B=M  
  { xy<`#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 90# ;?#  
} ; dDD<E?TjD  
#9m$ N  
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? TP}h~8 /;  
这个差事就留给了holder自己。 cDoo*  
    v$)q($}p  
/Ux*u#  
template < int Order > 0}:2Q#  
class holder; Y(+^;Y3U  
template <> Rm5Kkzd0o  
class holder < 1 > r,]#b[:.s|  
  { QeDQ o  
public : ?hR7<02  
template < typename T > ~=wC wA|1  
  struct result_1 Dgql?+2$  
  { 9M /SH$Qy  
  typedef T & result; `Bw9O%]-S  
} ; Jj= ;  
template < typename T1, typename T2 > WA$>pG5s  
  struct result_2 `Rd m-[&  
  { CAU0)=M  
  typedef T1 & result; 0vGyI>  
} ; ;oxAe<VIj  
template < typename T > ^Q{Bq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H3H_u4_?SE  
  { /R LI,.%  
  return (T & )r; NJ MJ  
} X]y )ZF26  
template < typename T1, typename T2 > Dl&GJ`&:p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z Dhx5SL&  
  { ;+I/I9~  
  return (T1 & )r1; <N(oDaU  
} axk"^gps  
} ; s 1ge0~p3  
#Ch;0UvFF  
template <> 3:5DL!Sm8J  
class holder < 2 > &6j<ca  
  { \@~UDP]7  
public : (5 <^p&  
template < typename T > ==H$zmK  
  struct result_1 !>(RK"KWq]  
  { OI0B:()  
  typedef T & result; @+Y8*Rj\3  
} ; =9G;PVk|  
template < typename T1, typename T2 > -.<k~71  
  struct result_2 +y#T?!jQYj  
  { O%f8I'u$  
  typedef T2 & result; IyT ?-R  
} ; <g*.p@o  
template < typename T > s1Okoxh/!V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ny B&uf  
  { y]J3h Ks  
  return (T & )r; .P8-~?&M  
} mw ?{LT  
template < typename T1, typename T2 > D-~G|8g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m]1!-`(*  
  { N-D(y  
  return (T2 & )r2; Yg$@Wb6  
} '1]+8E `Z  
} ; zfirb  
n'ehB%"  
 XL&hs+Y  
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> >。 K`~BL=KI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jjX'_E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3y/1!A3  
9E^~#j@Zr  
return l(i, j) = r(i, j); {vLTeIxf.G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rv`2*B  
z^gi[ mi  
  return ( int & )i; H/pcX j  
  return ( int & )j; 6hLNJ  
最后执行i = j; )>?! xx_`  
可见,参数被正确的选择了。 -`Da`ml  
z2.*#xTZn  
`(!W s\:  
O1|B3M[P  
G&.d)NfE  
八. 中期总结 jT{f<P0  
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: \ibCR~W4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 32s5-.{c/f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZU)BJ!L,s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v3?kFd7%H~  
kSB3KR;~n  
m**0rpA  
-J{Dxz  
{3.*7gnY\L  
|OOXh[y  
九. 简化 Td5bDO  
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。 ss/h[4h4h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 DgC3 > yL  
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: 3Ca \`m)l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p "/(>8  
  +-*/&|^等 tF<^9stM  
2. 返回引用。 #"hJpyW 4V  
  =,各种复合赋值等 7[4_+Q:}  
3. 返回固定类型。 ^GE^Q\&D&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aMBL1d7  
4. 原样返回。 S^|$23}  
  operator, ,Y$F7&  
5. 返回解引用的类型。 } /[_  
  operator*(单目) z~BD(FDI  
6. 返回地址。 k& WS$R?u  
  operator&(单目) 5?Uo&e  
7. 下表访问返回类型。 Tt{U"EFO  
  operator[] A*rZQh b[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -)4uYK*  
  operator<<和operator>> U~oBNsU"  
1d/NZJ9  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Po'-z<}wS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +.S#=  
J 5Wz4`'  
template < typename Left > S&5Q~}{,  
struct value_return mfu*o0   
  { g8LT7  
template < typename T > di"C]" ;  
  struct result_1 Tld1P69(  
  { I/mvQxp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !'Pk jP  
} ; VV?]U$  
Y0@'za^y  
template < typename T1, typename T2 > caGML|DeI  
  struct result_2 c:3@[nF~  
  { 1P(%9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $7msL#E7  
} ; XC*uz  
} ; ?H y%ULk  
'.]e._T  
=Dh$yC-Zr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oP+kAV#]  
TTeAa  
下面我们来剥离functor中的operator() "Q3PC!7X:5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xN e_qO  
Sg/:n,68  
return l(t) op r(t) !S~,> ,yd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) zY]Bu-S3  
return op l(t) CWE Ejl  
return op l(t1, t2) 6W)xj6<@  
return l(t) op B*- ToXQQr  
return l(t1, t2) op m Y$nI -P  
return l(t)[r(t)] %y~`"l$-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >W>##vK  
X*TuQ\T  
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: 4C l, Iw/;  
单目: return f(l(t), r(t)); o}WB(WsG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I(z>)S'7r  
双目: return f(l(t)); 9=Y,["br$_  
return f(l(t1, t2)); ^t\kLU  
下面就是f的实现,以operator/为例 \?bwm&6+r  
(! xg$Kz@  
struct meta_divide )$ ofl%+  
  { aEcktg6h  
template < typename T1, typename T2 > @/CRIei  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C_;HaQiu  
  { <{$ ev&bQ  
  return t1 / t2; 2>!_B\%)H  
} 4y|xUO:  
} ; cEDDO&u  
P]!LN\[  
这个工作可以让宏来做: ~bQFk?ZN+  
E9yFREvQc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "2)+)Db  
template < typename T1, typename T2 > \ :'5G_4y)h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; =giM@MV  
以后可以直接用 /Oq1q._9F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s,eld@  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 >/7KL2*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2uvQf&,  
M[:O(  
F,' ^se4&  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ddUjs8VvJ  
`U {o:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :N^@a-  
class unary_op : public Rettype NWo7wVwc/c  
  { Ybs=W< -  
    Left l; 844tXMtPB\  
public : 3v9gb,)y\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uS! 35{.>  
1$='`@8I  
template < typename T > t 3(%UB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o~i]W.SI(  
      { qPFG+~\c  
      return FuncType::execute(l(t)); *k3 d^9o#  
    } B(4:_ j\2  
Z]mM  
    template < typename T1, typename T2 > /E`l:&89)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }XfS#Xr1aV  
      { o9U0kI=W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); GN htnB  
    } g5kYyE  
} ; OmTZ-*N  
w\"n!^ms  
eh({K;>  
同样还可以申明一个binary_op ]C}u- B746  
HI"!n$p  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m [g< K  
class binary_op : public Rettype |QAeQWP+1  
  { ,z?<7F1q=  
    Left l; 9B!im\]O  
Right r; 9#Aipu\  
public : aBqe+FXp4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O84v*=uA  
!1a|5 xrn  
template < typename T > b'Fx),  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (ybtXoQs  
      { br34Eh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F:*[  
    } LyJTK1]#  
a@5xz)  
    template < typename T1, typename T2 > 877EKvsiC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q G :jnl  
      { rZ8Y=) e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (n":] 8}  
    } WuP([8  
} ; X/`#5<x  
:/yr(V{  
[6,]9|~  
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 t_dw}I   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?l\gh1{C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %# Wg^l '  
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。 5CY@R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ? BHWzo!  
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。。。 1WUFk?p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 j,|1y5f  
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) ecY ^C3+S  
下面是修改过的unary_op @n~>j&Kp  
4i[v ew  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &J6o$i  
class unary_op RS||KA])J  
  { !OuTXa,I H  
Left l; s% L" c  
  RAg|V:/M  
public : VQNYQqu`[  
~`G;=ITo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K\^&_#MG  
/c_kj2& ]9  
template < typename T > XvA0nEi  
  struct result_1 b2}QoJ@`  
  { #czyr@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -~<q,p"e  
} ; 5,0 wj0l  
E+^} B/"  
template < typename T1, typename T2 > T}w*K[z $  
  struct result_2 AjL?Qh4  
  { I9*BENkR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s_ GK;;  
} ; BuEQ^[Ex  
@R'g@+{I  
template < typename T1, typename T2 > 9U}MXY0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U2[3S\@  
  { (jo(bbpj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 86^ZYh  
} skR, M=F~  
9aF..  
template < typename T > :bM$;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /v bO/Mr  
  { RXx?/\~yd;  
  return OpClass::execute(lt(t)); qa0JQ_?o]  
} r_g\_y7ua  
Cb@S </b  
} ; H%01&u  
SVg@xu+  
Wy^[4|6  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7>#L  
好啦,现在才真正完美了。 ~G{$P'[  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?(,5eg  
e&H<lT  
template < typename Right > (1elF)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const XftJ=  *  
  { i"sYf9,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N}l]Ilm$34  
} 3Q*RR"3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 q*RaX 4V  
ltr;pc*)  
F"m}mf  
3f:1D=f  
y1\^v_.^  
十. bind hBfzU\*0H  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 B GEJiLH  
先来分析一下一段例子 c>U{,z  
G7_"^r%c9;  
Yyo9{4v+p{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B yy-Cc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o. V0iS]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 , R.+-X  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,a]~hNR*X  
我们来写个简单的。 zFdz]z3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (;2J(GZ:$U  
对于函数对象类的版本: UwL"%0u  
jzJ1+/9  
template < typename Func > L yA(.  
struct functor_trait e\ l,gQP  
  { S)'q:`tZo  
typedef typename Func::result_type result_type; O 44IH`SI  
} ; e}Af"LI  
对于无参数函数的版本: vZ nO  
H8t{ >C)]  
template < typename Ret > ~g4rGz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q 5Ghki  
  { "PX3%II  
typedef Ret result_type; XM@-Y&c$A  
} ; .f92^lu9  
对于单参数函数的版本: }_kI>  
5k%N<e` `  
template < typename Ret, typename V1 > H`6Jq?\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > S9"y@F <  
  { VU+s7L0  
typedef Ret result_type; -{:Lx E  
} ; FvI0 J  
对于双参数函数的版本: dVmAMQk.g  
<1g1hqK3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %`\3V {2*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /"%IhX-  
  { Lx:9@3'7'  
typedef Ret result_type; :AE;x&  
} ; <j8&u/Za~'  
等等。。。 fkv{\zN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy zWmo OnK  
w`#0 Y9O  
template < typename Func > m/F(h-?  
struct func_return Zz)oMw  
  { \I,Dje/:w  
template < typename T > g 2 { ?EP  
  struct result_1 i;'X}KW  
  { ZhbY, wJ,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KGE-RK  
} ; -TU{r_!Z(  
u FYQ^  
template < typename T1, typename T2 > #<i> <EG  
  struct result_2 .McoW7|Y  
  { Lc:SqF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /glnJ3   
} ; U`nS` p  
} ; |e-+xX|;  
SSsQu^A  
:Ye#NPOI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4FHX#`  
f({-j% m  
template < typename Func, typename aPicker > ]I' xLh`  
class binder_1 cA*X$j6  
  { q(PT'z  
Func fn; >A(?Pn{|a  
aPicker pk; qT>& v_<  
public : DdS3<3]A  
!e\R;bYM  
template < typename T > twHM~cTS  
  struct result_1 e}O-I  
  { NF\^'W@N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; UE`4$^qs  
} ; M>H^<N}'A  
J!fc)h  
template < typename T1, typename T2 > =#")G1A  
  struct result_2 19-yM`O  
  { &Cpxo9-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *DI:MBJY  
} ; }!7DF  
k$x 'v#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8 8 =c3^  
H- qP>:  
template < typename T > nTy,Jml  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f, j(uP  
  { u-M$45vct  
  return fn(pk(t)); )E~\H+FP6  
} NG W{Z~l  
template < typename T1, typename T2 > rMg{j gD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b%jG?HSu  
  { (kNTXhAr4  
  return fn(pk(t1, t2)); M^Ay,jK!  
} 2l/5i]Tq  
} ; Sfa m=.l  
*7fPp8k+Z;  
[W\atmd"  
一目了然不是么? (Rg!km%2T  
最后实现bind [ma#8p)  
oS|~\,p"  
Y*`A$  
template < typename Func, typename aPicker > I4X+'fW,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G@<lwnvD*J  
  { \C2P{q/m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {,C8}8 a W  
} P<JkRX  
e}yu<~v_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }xlmsOHuI  
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。  D6!+  
_3G)S+ 7#  
十一. phoenix +X(^Q@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 3pjYY$'  
Jas|P}{=fT  
for_each(v.begin(), v.end(), {)gd|JV*  
( l3#dfW{  
do_ M9jo<+  
[ -/2$P  
  cout << _1 <<   " , " gsm^{jB  
] HYnqx>L ~  
.while_( -- _1), aKzD63  
cout << var( " \n " ) ~Q 9)Q  
) A*U'SCg(G  
); +|)#yE$aMh  
k:@Ls  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: m+^;\DFJ,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 3[i !2iL.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G$`4.,g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: uW'4 Kt  
QuRg(K%:  
^(JbJ@m/  
template < typename Cond, typename Actor > .%b_3s".  
class do_while ^JVP2L>o*  
  { Vd>.fb\U2  
Cond cd; s@[t5R  
Actor act; U7%pOpO!  
public : 4S EC4yO  
template < typename T > GaqG 8% .  
  struct result_1 n)!_HNc9  
  { mXM>6>;y  
  typedef int result_type; >MY.Fr#.m  
} ; 17]31  
qFChZ+3>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} % j{pz  
f>/ 1KV  
template < typename T > Jl4XE%0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w>BFgb?  
  { &u\z T P  
  do +F&]BZ  
    { CuO*>g^K[  
  act(t); UKQ&TV}0  
  } 2.2a2.I1  
  while (cd(t)); 3C[4!>|  
  return   0 ;  n(xlad  
} _rVX_   
} ; < LAD  
LVl0:!>~  
w} q@VVB%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >6834e  
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。 X0QS/S-+  
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。 Ck%(G22-  
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。 D\*_ulc]  
下面就是产生这个functor的类: >Io7h#[u  
xxcDd_z  
QF "&~  
template < typename Actor > #LgoKiP!Y  
class do_while_actor FtDA k?  
  { }v ,P3  
Actor act; .(]1PKW  
public : /G+gk0FW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #R4KBXN  
% peb{i  
template < typename Cond > m1i$>9,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [F{a-i-  
} ; z9O/MHT[w  
|Z|xM  
8%f! X51  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U(LR('-h  
最后,是那个do_ |L{dQ)-'l  
=e{KtX.  
&'\+Z  
class do_while_invoker gt(nZ  
  { A8(PI)Ic.  
public : qk1D#1vl  
template < typename Actor > 6mpUk.M"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ua-|4@YO  
  { |o) _=Fx  
  return do_while_actor < Actor > (act); tKGsrgoV  
} ^WPV  
} do_; tSa%ZkS  
,#OG/r-H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :"IH*7xp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <yO9j   
最后来说说怎么处理break和continue *sVxjZvV  
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。 { F8,^+b|  
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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