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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]-a/)8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C8)s6  
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, -?{g{6  
pX!T; Re;  
Ad3TD L?  
$3ZQ|X[|+  
  class filler <m{#u4FC'  
  { $ rbr&TJ  
public : t@+e#3P!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "fSaM&@[B  
} ; CO@ kLI  
#(a;w  
(6[/7e)  
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: l>BM}hS  
OS>%pgv  
#hu`X6s"  
**AkpV)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yOXEP  
4&e<Sc64  
maQxU(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e8xNZG;  
Pd `~#!  
xH,e$t#@@~  
^HT vw~]5  
二. 战前分析 |m*l/@1  
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。 >lek@euqw  
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 $DnJ/hg;qD  
!B9 Yw/Ba  
 _PwPLSg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @ IDY7x27  
  /* --------------------------------------------- */ :iQJ9Hdz  
vector < int *> vp( 10 ); <1x u&Z7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :8N by$#V  
/* --------------------------------------------- */ vtK.7AF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V;)+v#4{  
/* --------------------------------------------- */ V}Q`dEk2r  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k{|> !(Ax  
  /* --------------------------------------------- */ h:FN&E c}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R]>0A3P  
/* --------------------------------------------- */ B7[#z{8'#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A%&lW9z7  
LUpkO  
4[%_Bnv#AJ  
={6vShG)m  
看了之后,我们可以思考一些问题: .+u r+" i  
1._1, _2是什么? 2'Kh>c2  
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。 #BH]`A J  
2._1 = 1是在做什么? X_rv}  
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。 j9/iBK\Y  
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。 g@?R"  
2sEG# /Y=  
}#=t%uZ/  
三. 动工  : ?Z9  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }~0}B[Rf  
X%;4G^%ZI  
UQ)^`Zj  
am| 81)|a  
template < typename T > {`> pigo  
class assignment /%{CJ0Y  
  { SF ^$p$mC  
T value; W+s3rS2  
public : o62GEl25  
assignment( const T & v) : value(v) {} {D,- Whi  
template < typename T2 > C9FAX$$^(Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x%W~@_  
} ; ds{)p<LpT  
l6MBnvi   
q!h'rX=_-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5~#oQ&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w-@6qMJ  
ye}86{l  
Aaz:C5dtU  
G#E8xA"{/  
  class holder c% ?@3d  
  { bpDlFa  
public : G \$x.  
template < typename T > =4!m] *y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mWLiXKnb  
  { 4JH^R^O<n  
  return assignment < T > (t); U:PtRSdn!b  
} e%9zY{ABR%  
} ; l Yj$ 3  
AmCymT3P*e  
2@N-#x '  
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: X@A8~ kj1  
0juP"v$C>  
  static holder _1; V9>$M=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #??[;xjs!  
T7Ju7_q}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,WoV)L'?  
而不用手动写一个函数对象。 "b)EH/ s  
$o)}@TC  
8ddBQfCY  
#B_H/9f(  
四. 问题分析 jPc,+?  
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。 :C&6M79k  
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。 p<FqK/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 nLrCy5R:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @j(2tJ,w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -BwZ  
lXVh`+X/l  
五. 问题1:一致性 DW)81*~g  
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?| 9R[P pE''  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yRp&pUtb  
>LVGNicQ  
struct holder 3A! |M5  
  { LMp^]*)t  
  // 19Mu}.+;  
  template < typename T > $KoGh_h   
T &   operator ()( const T & r) const <?Z]h]C^o  
  { e%=SgXl2t  
  return (T & )r; |`AJP  
} g-/ }*m l  
} ; g6?5  
\@{TF((Y  
这样的话assignment也必须相应改动: WZviC_  
v++&%  
template < typename Left, typename Right > {~'Iu8TvZ  
class assignment O`9vEovjs  
  { ?MSV3uODb  
Left l; Jgq#m~M6  
Right r; wS|hc+1  
public : hSj@<#b>F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Zb<D%9  
template < typename T2 > [[ll4|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } TFXKCl  
} ; TCkMJs?  
Dh68=F0  
同时,holder的operator=也需要改动: J7kqyo"  
F84<='K  
template < typename T > tU.~7f#+A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {]4Zpev  
  { Fc^!="H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;):E 8;B)  
} 4S* X=1  
~L_1&q^4!i  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @"aqnj>+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (De>k8  
PJ<9T3Fa  
return l(rhs) = r; #w!ewCvt  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 wEU=R>j.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b4(,ls  
fBBtS S  
template < typename Tp > Bf3 QB]9  
class constant_t @oD2_D2  
  { gzDfx&.0  
  const Tp t; 7gRR/&ZK  
public : P9jSLM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +iNp8  
template < typename T > (7"CYAe:;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E!=Iz5  
  { Ns\};j?TU*  
  return t; ofs'xs1C  
} =tGRy@QV'\  
} ; CsjrQ-#9yn  
E<@N4%K_Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -'^:+FU  
下面就可以修改holder的operator=了 [<wpH0lNoy  
*rYPjk6g[  
template < typename T > UsdMCJ&G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5eM{>qr}  
  { `yC[Fn"E^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HNLr} Yj  
} Dnd  
MieO1l  
同时也要修改assignment的operator() x-b}S1@  
UMK9[Iy$<M  
template < typename T2 > -U|Z9sia  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nXERj; Q"  
现在代码看起来就很一致了。 1'1>B  
1aPFpo!  
六. 问题2:链式操作 '#jZ`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !Yz CK*av1  
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。 ^AoX|R[1%  
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。 eZ 7Atuv  
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。 #9{2aRCJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b&RsxW7  
N7_(,Gu*R  
template < typename T > )&%Y{a#  
struct result_1 k+hl6$:Qj%  
  { $h5QLN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J.]`l\  
} ;  %Nx,ZD@  
7t/Y5Qf  
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: h\+8eeIl  
@S6@pMo,  
template < typename T > Z1] 4:  
struct   ref ~JP3C5q  
  { *] !r T&E  
typedef T & reference; |+qsO ;  
} ; !=u=P9I  
template < typename T > _`,ZI{.J^  
struct   ref < T &> /L./-92NH4  
  { #8y"1I=i&  
typedef T & reference;  %\~U>3Q  
} ; F6"s&3D{  
LXTtV0F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $lA dh  
e{^^u$C1.e  
template < typename T > 46~nwi$,^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?A-f_0<0  
  { ScmwHid:\  
  return l(t) = r(t); [&(~1C|C  
} ,R=$ qi|  
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。 ~g;)8X;;+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /[n]t  
 \+:`nz3m  
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 $f>(TW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cg9*+]rc  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :SY,;..3e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^)h&s*  
最后的布局是: -z%->OUu  
                Add b1%w+*d<z  
              /   \ [ u ^/3N  
            Divide   5 ja(ZJ[<`  
            /   \ r,Msg&rT  
          _1     3 dV-6l6  
似乎一切都解决了?不。 ,bP8"|e  
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。 {XwDvLZ  
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。 ({D>(xN   
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: 6P)DM  
b;NVvc(  
template < typename Right > LLbI}:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D}U gC\u  
Right & rt) const mP?}h  
  { )}Cf6 m}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;Zn&Nc7  
} :)FNhx3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :z6?  
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。 +]0hSpZ"p  
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。 }9FWtXAU^1  
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。 L@f&71  
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。 I.`D BI#-f  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? d@zxgn7o  
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: Yu9VtC1  
q Oa*JA`  
template < class Action > 8?|W-rN  
class picker : public Action `G=+qti  
  { LLoV]~dvUu  
public : L=P8;Gj)  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dCLNZq h6  
  // all the operator overloaded %/ :&L+q  
} ; Ds{bYK_y  
?v'CuWS  
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。 _,I~1"  
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: 'Zqt~5=5  
&vQ5+  
template < typename Right > R[TaP 7n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]I]G3 e  
  { B~,?Gbl+g  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /;xrd\du  
} 0T 0I<t  
qLw^Qxo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &3)6WD?:U  
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。 ,mz7!c9H^a  
ZVit] 3hd  
template < typename T >   struct picker_maker ~{N#JOY}Z  
  { K7/&~;ZwT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P2U4,?_e  
} ; $U(D*0+o/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -O?A"  
  { p:ZQ*Ue  
typedef picker < T > result; A5[kYD,_  
} ; Y^|15ek  
 Bgai|l  
下面总的结构就有了: OC\cN%qlw  
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。 L:Faq1MG  
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$3!4D[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c;=St1eoz  
至此链式操作完美实现。 Ki%)LQAg  
?DnQU"_$  
&v9"lR=_k  
七. 问题3 0BAZWm  
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。 _T=";NSa  
H)y_[:[  
template < typename T1, typename T2 > %O{FZgi%wA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TPY&O{ q  
  { u{dkUG1ia  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A.YK=_J  
} b>d]= u  
Dhk$e  
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: [~;wCW,1  
/Wdrpv-%,1  
template < typename T1, typename T2 > ,eL&Ner  
struct result_2 Svs&?B\}{6  
  { A}3E)Qo=G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Upm#:i|"  
} ; "g(q)u >  
$lJ!f  
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? KCqz]  
这个差事就留给了holder自己。 7JY9#+?p>  
    Oe^9pH,1t  
=YtK@+| i  
template < int Order > 2Ns<lh   
class holder; $0]5b{i]  
template <> U<'$ \ P  
class holder < 1 > QqXaXx;  
  { xx?0Ftuq  
public : `G>|g^6%i  
template < typename T > ~u?rjkSFoh  
  struct result_1 qc.9GC  
  { }Fu2%L>  
  typedef T & result; t=[/L]!  
} ; QEmktc1 7  
template < typename T1, typename T2 > 3@<m/%  
  struct result_2 `2xt%kC  
  { z3w;W{2Q;V  
  typedef T1 & result; Gr3 q  
} ; DG3Mcf@5  
template < typename T > n9 Jev_!A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6O@Lx ]t  
  { l 5f'R  
  return (T & )r; cc"<H}g>`  
} \`8F.oZ^)  
template < typename T1, typename T2 > q"-Vh,8h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FE06,i\{  
  { "`w*-O  
  return (T1 & )r1; viVn  
} = @FT$GQ  
} ; 9YBlMf`KEf  
T{BGg  
template <> 0+A#k7c6p  
class holder < 2 > ZV07;`I  
  { za8+=?  
public : u#->?  
template < typename T > EE qlsH  
  struct result_1 0BOL0<Wq  
  { 6-nf+!#G  
  typedef T & result; frWY8&W^H  
} ; $% W.=a'5  
template < typename T1, typename T2 > uLN.b339  
  struct result_2 LC0-O1  
  { |J ^I8gx+  
  typedef T2 & result; hi Ws:Yq  
} ; Zj nWbnW  
template < typename T > Z,F1n/7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^brh\M,:@  
  { o K&G  
  return (T & )r; pFwe&_u]  
} AUl[h&s  
template < typename T1, typename T2 > Q2!RFtXV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q%t _Epe  
  { wJ7Fnj>u%  
  return (T2 & )r2; vLCm,Bb2L  
} 73!])!SVI  
} ; <*p  
H#bu3*'  
FWS!b!#,N  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 BkDq9>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: CTc#*LJx>j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z}p*";)A  
}5?|iUH|  
return l(i, j) = r(i, j); #;'*W$Wk2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ck8Qs08  
ulk yP  
  return ( int & )i; 0LP>3"Sm  
  return ( int & )j; L_>LxF43  
最后执行i = j; McvLU+  
可见,参数被正确的选择了。 iyMoLZ5  
;i3C  
 1oG'm  
?j} Fxr  
oMN Qv%U  
八. 中期总结 e#?rK=C?9  
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: X-%91z:o58  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o^BX:\}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G<t _=j/r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z'EphL7r   
V>Nw2u!!  
AE%zqvp>  
' PmBNT  
(HeIO  
:NWrbfz  
九. 简化 83{v_M  
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。 @OC*:?!4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r / L  
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: l{_1`rC'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &|Vzo@D(!  
  +-*/&|^等 }z2K"eGt  
2. 返回引用。 E^m2:J]G  
  =,各种复合赋值等 (DTkK5/%  
3. 返回固定类型。 IPnx5#eB  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ly6) ,[q~  
4. 原样返回。 4rNuAK`2  
  operator, [xPO'@Y  
5. 返回解引用的类型。 mzTM&@  
  operator*(单目) 0a)LZp|  
6. 返回地址。 :?7^STc  
  operator&(单目) rf$ eg  
7. 下表访问返回类型。 bw[K^/  
  operator[] Qexv_:C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 cA+O]",}  
  operator<<和operator>> }4xz,oN  
}h\]0'S~J~  
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。 4&E &{<;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p,#**g:  
e&=T`  
template < typename Left > g0RfvR  
struct value_return Il<ezD{  
  { \J{ %xW>  
template < typename T > =]sM,E,n  
  struct result_1 4)d#dy::\  
  { /909ED+)>9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 74%Uojl"  
} ; #^< Rx{  
eHI7= [h  
template < typename T1, typename T2 > Jgf= yri  
  struct result_2 gz"I=9  
  { )Ft>X9$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d##'0yg   
} ; UmA'aq  
} ; C)0JcM  
U~{sJwB  
J(x42Q}*S  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7Ust7%  
Q 1e hW  
下面我们来剥离functor中的operator() OYNPZRu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0p ZX_L'  
o2NU~Ub  
return l(t) op r(t) E3o J;E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /'>#1J|TlK  
return op l(t) 4w0Y(y  
return op l(t1, t2) $~2qEe.h  
return l(t) op ai(J%"D"  
return l(t1, t2) op /s^O M`5  
return l(t)[r(t)] {t<U:*n2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -<WQ>mrB&  
POc-`]6 <F  
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: Q:!.YSB  
单目: return f(l(t), r(t)); M }tr*L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); CZ_ (IT7  
双目: return f(l(t)); O[#pB. 4  
return f(l(t1, t2)); MzO4Yv"A  
下面就是f的实现,以operator/为例 BF>3CW7  
3 ~^}R  
struct meta_divide &5F@u IA  
  { 7\1bq&a<  
template < typename T1, typename T2 > R} aHo0r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <hbxerg  
  { MUU9IMFJ  
  return t1 / t2; dzPwlCC%-  
} fo30f =^Gi  
} ; `l8^n0-  
F;^GhiQVS  
这个工作可以让宏来做: $^4URH  
C@L8,Kj ~.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }J&[Uc  
template < typename T1, typename T2 > \ N!&$fhY)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; []rg'9B2b  
以后可以直接用 6P KH%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4RV5:&ALLS  
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 !mLY W  
(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。。。) 5>'1[e45  
}2eP~3  
3<nd;@:-  
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 %}asw/WiUa  
{qHf%y&[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &jHnM^nQ  
class unary_op : public Rettype F&om^G'U  
  { Jr4^@]78o<  
    Left l; p%v+\T2r  
public : Rv T>{G~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C!8XFf8e  
(PmaVwF  
template < typename T > "e\:Cq>\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,#P eK(  
      { r!vSYgee  
      return FuncType::execute(l(t)); ovn)lIs  
    } 3tlA! e  
."m2/Ks7  
    template < typename T1, typename T2 > hDJ84$eVZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E%vG#  
      { _pv<_ Sm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?Rj)x%fN  
    } b4$-?f?V  
} ; {b^JH2,  
qh)o44/ $  
SDTX3A1  
同样还可以申明一个binary_op )J"Lne*"  
x xh(VQdg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U`es n?m!  
class binary_op : public Rettype MDCK@?\  
  { l`s_ #3  
    Left l; E}V8+f54S  
Right r; d?)C} 2  
public : SqhG\qE{Qj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `4'['x  
[D=3:B&f  
template < typename T > )o<rU[oD]C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :N<ZO`l?  
      { 7Xu.z9y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?>V4pgGCE  
    } dM{xPpnx  
 S oY=  
    template < typename T1, typename T2 > `eat7O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vb`m3  
      { }-:s9Lt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OA?? fb, b  
    } BiQ7r=Dd.  
} ; !dVth)UV  
9I:H=5c  
{U&*8Q(/  
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 3rEBG0cf]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4%TY` II  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5__8+R  
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。 <B*}W2\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %{*}KsS`p  
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。。。 TlD)E  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9WaKsdf  
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) rkdwGqG  
下面是修改过的unary_op LO,G2]  
xG05OqKpE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YY (,H!  
class unary_op h[SuuW  
  { XAV|xlfm  
Left l; $:R"IqDG  
  \Ze"Hv  
public : `Tx1?]  
:bx q%D%|o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LY%`O#i.  
C ebl"3Q  
template < typename T > -t, .A/?  
  struct result_1 "Ldi<xq%xl  
  { Jb'M/iG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `CP}1W>  
} ; z}vgp\cuT  
CY&Z*JI"'B  
template < typename T1, typename T2 > P%8zxU;  
  struct result_2 URbu=U  
  { DS,"^K  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hf ]aA_:   
} ; $0C1';=^}  
8}FZ1h2 4  
template < typename T1, typename T2 > Tz H*?bpP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "=0#pH1o  
  { Y4Hi<JWo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n%lY7.z8d  
} %Y"@VcN  
[:geDk9O#'  
template < typename T > Tti]H9g_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N'nI ^=  
  { =FkU: q$  
  return OpClass::execute(lt(t)); $*ujX,}xG  
} zT[[WY4  
] 8sVXZ  
} ; Ij_Y+Mnl4:  
F2yc&mXyk  
|kL^k{=zV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug sGjYL>*  
好啦,现在才真正完美了。 +@wa?"  
现在在picker里面就可以这么添加了: }v[*V   
O mkl|l9  
template < typename Right > ;Ub;AqY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u%FG% j?C  
  { {O-,JCq/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aZGX`;3  
} \8%64ZL`  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 zfDx c3e  
J>(I"K%  
<S'5`-&  
EGYYSoBLU  
L Of0_g/  
十. bind f S50  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 KUG\C\z6=  
先来分析一下一段例子 7@R;lOzL3  
|EuWzhNAO  
Ur`Ri?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]2kgG*^n"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l][{ #>V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [U_S u,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ViqcJD  
我们来写个简单的。 : E `N0UA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "V!y"yQ  
对于函数对象类的版本: H"8fnN=xB  
HCHZB*r[  
template < typename Func > Fw!CssW  
struct functor_trait @}:}7R6  
  { nd(O;XBI  
typedef typename Func::result_type result_type; wykk</eQ.i  
} ; -=aI!7*"$  
对于无参数函数的版本: ]K'iCYY  
"f|\":\  
template < typename Ret > ~GJJ{Bm_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \M>}-j`v  
  { 3-4' x2   
typedef Ret result_type; o:u *E  
} ; :Hdn&a i  
对于单参数函数的版本: X(F 2 5  
W]p)}#FR  
template < typename Ret, typename V1 > 0\f3La  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r'7>J:cy=  
  { B d$i%.r  
typedef Ret result_type; @RW=(&<1  
} ; E"7 iU  
对于双参数函数的版本: 5tMp@$F\{[  
5/<?Y&x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vzVXRX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zj.;O#hW  
  { >]?!c5=  
typedef Ret result_type; AyZL(  
} ; P#5&D*`}h  
等等。。。 {] 1+01vI-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `!<RP'  
%dMq'j  
template < typename Func > 0q`n]NM  
struct func_return 4J3cQ;z  
  { X_Vj&{  
template < typename T > W%@L7xh  
  struct result_1 ^nn3;  
  { 1Ao YG_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,TY&N-  
} ; #w3cImgp2  
.[Ezg(U}ze  
template < typename T1, typename T2 > SS;[{u!  
  struct result_2 Q C?*O?~#  
  { dLQV>oF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L1;IXCc=  
} ; 9$F '*{8  
} ; g7G=ga  
R(Y4nw+Y-  
Jybx'vZj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >(Mu9ie*`  
>q0c!,Ay  
template < typename Func, typename aPicker > 4$D:<8B  
class binder_1 m{itMZ@  
  { 0#f;/ c0i  
Func fn; D^1H(y2zp  
aPicker pk; b= <xzvy  
public : V_*TY6  
)r _zM~jI  
template < typename T > |ho|Kl `=  
  struct result_1 fyat-wbb  
  { |`d5Y#26  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; rdd%"u+  
} ; /8 /2#`3R  
,1+AfI  
template < typename T1, typename T2 > V6%J9+DK  
  struct result_2 Wx&gI4~  
  { L$*sv.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _B4H"2}[Y  
} ; {VOLUC o 4  
ZsjDe{TH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }Xv2I$J  
@?,iy?BSG  
template < typename T > Gb]t%\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L' w }  
  { ^VCgc>x;  
  return fn(pk(t)); &_cMbFLBP  
} \ UCOe  
template < typename T1, typename T2 > bL>J0LWQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k!Y7 Rc{"  
  { *,Bo $:(n  
  return fn(pk(t1, t2)); zX+NhTTB  
} [43:E*\$  
} ; 8RC7 Ei  
rOC2 S(m  
d\Q~L 3x  
一目了然不是么? Zi$v-b*<  
最后实现bind $@y<.?k>UP  
RGrra<  
hVPSW# .d  
template < typename Func, typename aPicker > tY=sl_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) U#3Y3EdF<  
  { g~EJja;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MH;5gC@ `  
} FOz7W  
0Q]@T@F.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7VWq8FH`  
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。 5c*kgj:x  
8I o--Ew3  
十一. phoenix  [wS~.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6 Fz?'Xf  
G:TM k4  
for_each(v.begin(), v.end(), ]oy>kRnb {  
( wm>I;|gA)  
do_ ZuV/!9qU  
[ e RiPC  
  cout << _1 <<   " , " ,A`.u\f(:  
] qF9z@a  
.while_( -- _1), )@"iWQ 3K  
cout << var( " \n " ) . e' vc  
) {<XPE:1>Y  
); =b+W*vUAw  
HFV4S]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: (7 i@ @  
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 C^sHj5\(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c#l W ?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ")%)e;V3  
7aAT  
R7xKVS_MP  
template < typename Cond, typename Actor > @I{v  
class do_while _=ani9E]uF  
  { G,+-}~$_  
Cond cd; L`>uO1O  
Actor act; fI:j@Wug  
public : NYS |fa  
template < typename T > {Vy2uow0  
  struct result_1 }cDw9;~D  
  { laVqI|0q  
  typedef int result_type; cB~D3a0Th  
} ; lCmTm  
SyHS9>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <w@ziUr  
:Osw4u]JXd  
template < typename T > E yJWi<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Eg&oAY.U  
  { #:E}Eby/6I  
  do Jb. V4  
    { .L;M-`^  
  act(t); )HPt(Ck  
  } O6nCu  
  while (cd(t)); [T8BQn!  
  return   0 ; [ 0? *J<d  
} <=m@Sg{o  
} ; ySyA!Z  
@=@7Uu-  
a`]Dmw8@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BEn,py7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Q a(>$.h  
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。 N%8O9Dp8;  
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。 k%UE^  
下面就是产生这个functor的类: ]xhZJ~"@u  
!JZ)6mtlr  
AcF6p)@_  
template < typename Actor > v[S>   
class do_while_actor Tk(ciwB  
  { s d -5AE  
Actor act; ["N{6d&Q  
public : K5; /  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 07L >@Gf  
|8xu*dVAp4  
template < typename Cond > ~`7L\'fs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FT0HU<." 1  
} ; mIJYe&t7)  
AF-4b*oB  
ZHQa}C+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N@Ie VF  
最后,是那个do_ aZK%?c  
ko-:) z  
NWK+.{s>m  
class do_while_invoker ]xO`c  
  { +Usy  
public : nJEm&"AI  
template < typename Actor > Qfx:}zk{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >Q159qZ  
  { ~N2<-~=si  
  return do_while_actor < Actor > (act); KHK|Zu#k '  
} \EP<r  
} do_; 0(+3w\_!  
-ti nL(?3  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Aqi9@BH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~_XJ v  
最后来说说怎么处理break和continue Q]9g  
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。 AOvn<Q  
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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