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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Zu.hcDw1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &`I(QY  
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, rJ Jx8)M  
)k=KLQ\b  
:')[pO_FW*  
]gq)%T]  
  class filler  Lto*L X  
  { &#2&V>pE  
public : fB3Jp~$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pq{`WgA^  
} ; @ !P2f   
<2U@O` gC  
{KWVPeh  
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: G1z*e.+y  
Xj\ToO  
:cC$1zv@  
Q]K` p(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,,{;G'R|  
~A=zjkm  
T#Z&*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8:{id>Mm^  
77@N79lqO  
!"F;wg$  
,/w*sE  
二. 战前分析 ~(V\.hq  
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。 G]>yk_#/\U  
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 zL yI|%KH  
)$n%4 :  
/A7( `l;6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |/gt;H~:  
  /* --------------------------------------------- */ eB5>uKa  
vector < int *> vp( 10 ); mU #F>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +X/a+y-  
/* --------------------------------------------- */ 5*%Gh&)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m8fj\,X  
/* --------------------------------------------- */ bp?5GU&Uy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ln82pQD2Y~  
  /* --------------------------------------------- */ EH |+S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <c}@lj-j  
/* --------------------------------------------- */ KyyR Hf5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y*c]C;%=  
2 l)"I  
.H)H9cmf  
dTg`z,^F  
看了之后,我们可以思考一些问题: ?Zb+xNKJ(  
1._1, _2是什么? 3NpB1lgh&:  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 q}P@}TE  
2._1 = 1是在做什么? %l7[eZ{Y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 QXkA%'@'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 z;qDl%AF  
StI N+S@Z  
sC-o'13  
三. 动工 ^ #:;6^Su  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6j6CA?|  
IA`voO$  
8TP$?8l  
z)3TB&;  
template < typename T > 1q7&WG  
class assignment <VxA&bb7c  
  { P-\f-FS  
T value; |owr?tC  
public : a4,V(Hlm  
assignment( const T & v) : value(v) {} i|^Q{3?o#  
template < typename T2 > ! UT'4Fs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;@ePu  
} ; -8n1y[  
aN0[6+KP;  
$f =`fPo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 /whaY4__O\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |o5eG><  
y74Q(  
Ixxs(  
g"P%sA/E+  
  class holder ftYJ 3/WH  
  { MRLiiIrq,5  
public : B(W~]i  
template < typename T > Uc tlE>X`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D^[l~K  
  { z0}j7ns]  
  return assignment < T > (t); <Q|\mUS6  
} wp?:@XM  
} ; kd'b_D[$H  
xk,Uf,,>  
x4q}xwH  
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: v}$Q   
]F y' M  
  static holder _1; q}@L"a`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 v?`R8  
*wTX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nn05me"X  
而不用手动写一个函数对象。 $nE{%?n-#  
{lds?AuK  
9kD#'BxC  
+M=h+3hw](  
四. 问题分析 %ztZ#h~g  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ZG=]b%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 tyR?A>F4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }3*<sxw7<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oZ%uq78#[%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 if'=W6W  
rp@:i _]  
五. 问题1:一致性 qR@ES J_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| iV{_?f1jo  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5=TgOS]R  
s$#64"F  
struct holder 9~UR(Ts}l  
  { f+:iz'b#U  
  // L~ &S<5?  
  template < typename T > v^&HZk=(  
T &   operator ()( const T & r) const q'jOI_b  
  { *ra)u-  
  return (T & )r; Vl^x_gs#_]  
} 8-G )lyfj  
} ; WM+8<|)n  
2? E;(]dQ  
这样的话assignment也必须相应改动: IOFXkpK R  
eCI'<^  
template < typename Left, typename Right > NO*, }aeG  
class assignment "(mJupI  
  { kQ=bd{a6  
Left l; aqSOC(jU  
Right r; 0N1t.3U  
public : Ft>B% -;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !{l% 3'2  
template < typename T2 > Xq1#rK(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a#1r'z~]}  
} ; 9':Ipf&x  
'ON/WKJr|W  
同时,holder的operator=也需要改动: dg|+?M^9`  
X0j\nXk  
template < typename T > !8p>4|VM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const HK[%'OQ  
  { B>i%:[-e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nDn+lWA=g  
} $@VJ@JAe  
<);j5)/  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <~|n}&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q;AD#A|\  
z_(l]Ern}  
return l(rhs) = r; "*zDb|v  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3JD62wtx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m !:F/?B  
Rc)]A&J  
template < typename Tp > I 6WHC*  
class constant_t =F[M>o  
  { lsV>sW4]Z  
  const Tp t; 9ZOQNN<ex  
public : 86%k2~L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >0kL9_9{  
template < typename T > UVXruH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const , JH*l:7  
  { O#tmB?n*  
  return t; wPghgjF{  
} uEPm[oyX  
} ; '5$: #|-  
PM*lnd#J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R]od/u/$  
下面就可以修改holder的operator=了 qw4wg9w5p  
2;:]Q.g  
template < typename T > (q"S0{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const iMVQt1/  
  { H"+|n2E^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v-$X1s  
} 2v?#r"d  
5UL5C:3R9  
同时也要修改assignment的operator() /L,iF?7  
\(Dm\7Q.  
template < typename T2 > $xvwnbq#y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -XECYwTh  
现在代码看起来就很一致了。 +L?;g pVE&  
= r=/L  
六. 问题2:链式操作 B%Oi1bO  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Uwiy@ T Z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 I-s$U T[p  
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。 e,vgD kI;  
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。 <O9WCl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cL %eP.  
 ">|L<  
template < typename T > Qm3 RXO  
struct result_1 W*c^(W  
  { 1%.CtTi  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~O;?;@  
} ; %|}7YH41  
l5e`m^GK  
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: IxG0TJ_  
Qe[ai?iJkt  
template < typename T > ORo +]9)Yv  
struct   ref tchpO3u,  
  { MoC/xF&  
typedef T & reference; NnZ_x>R  
} ; :v-,-3AG  
template < typename T > mX SLH'  
struct   ref < T &> bxz6 >>  
  { K<ldl.  
typedef T & reference; IOUzj{G#  
} ; U,/9fzgd  
5tb i};  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kJXy )  
LrfyH"#!:  
template < typename T > Rm.9`<Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4pu>f.  
  { 0w^awT<$6  
  return l(t) = r(t); {-c[w&q  
} .Wyx#9  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 wCr+/" t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i V%tn{fc  
@n=FSn6 c  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 5#? HL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9T;l*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YsjTC$Tx,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !P:~oo =  
最后的布局是: YKj P E  
                Add A^7Y%  
              /   \ &_6B{Q  
            Divide   5 z2V_nkI  
            /   \ hzk]kM/OC  
          _1     3 iGeuO[ ^  
似乎一切都解决了?不。 F[|aDj@q 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。 |w^nCsv  
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。 0w l31k{  
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: u-Ip*1/wp  
.7zdA IKW  
template < typename Right > oY%NDTVN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'r`-J4icX  
Right & rt) const tTrue?  
  { 78+PG(Q_M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q[F$6m%o  
} k!,&L$sG  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \\Huk*Jn{  
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。 xqzdXL}  
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。 PAXdIh[]  
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。 [318Q%W&  
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。 |a {*r.  
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? r(qU~re'  
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: Pd<>E*>}c.  
1@0ZP~LTB  
template < class Action > {@[z-)N7\,  
class picker : public Action Z4Qq#iHZR  
  { kO\aNtK  
public : O7RW*V:G@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {7X80KI  
  // all the operator overloaded bc|DC,n?  
} ; g)k::k)<e  
RV:%^=V-  
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。 ]^^mJt.Iv  
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: >H?{=H+/#  
rOy-6og  
template < typename Right > )b AcU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const co%ttH\ n  
  { 7l3sd5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4h~o>(Sq  
} O9W|&LAL  
7fJWb)z!k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Lm}:`  
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。 3"hPplE  
* 7 o(  
template < typename T >   struct picker_maker t/aT  
  { Bq]eNq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x, ^j=n  
} ; LY^pmak  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Xj<B!Wn*Xb  
  { 5)GO  
typedef picker < T > result; C_= WL(  
} ; /uzU]3KF~  
V}kZowWD  
下面总的结构就有了: G? "6[w/p  
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。 0xM\+R~,  
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。 0"L_0 t:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 50.cMms  
至此链式操作完美实现。 y++[:M  
auTApYS53  
\Z^YaKj&  
七. 问题3 Q_F8u!qrZ  
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。 Q=%1@ ,x"  
Xo>P?^c4?  
template < typename T1, typename T2 > #yv_Eb02  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tPHDnh^n]  
  { \]W*0t>s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C<\|4ERp  
} G_~w0r#  
g3(fhfR'RN  
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: x%JtI'sg  
T0ebW w  
template < typename T1, typename T2 > (P[:g  
struct result_2 _s Z9p4]  
  { : YU_ \EV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Xj&fWu A  
} ; --S2lN/:T  
z5v)~+"1  
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? 7N / v  
这个差事就留给了holder自己。 Nj_h+=UE!  
     T^ ^o  
~g+?]Lk}  
template < int Order > wYJ.F  
class holder; dhW)<  
template <> h`OX()N  
class holder < 1 > dw8Ce8W  
  { uFIr.U$V  
public : ^E8XPK]-~  
template < typename T > x-km)2x=W  
  struct result_1 ;aip1Df  
  { k ckWBL  
  typedef T & result; ~ FW@  
} ; ?1Lzbou  
template < typename T1, typename T2 > gh3XC.&  
  struct result_2 3EN?{T<yf  
  { ^|?/ y=  
  typedef T1 & result; Q&;dXE h  
} ; POQRq%w  
template < typename T > oq4*m[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F{a--  
  { y8uB>z+#+;  
  return (T & )r; t/\J  
} iXt >!f*  
template < typename T1, typename T2 > gf^"s fNk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @54D<Lj  
  { MMglo3  
  return (T1 & )r1; jiMI&cl  
} & Me%ZM0  
} ; 'Jww}^h1  
e.%` tK3J  
template <> K%ltB&  
class holder < 2 > mYf7?I~  
  { wIIxs_2Q0c  
public : r<38; a  
template < typename T > 7yLO<o?9w  
  struct result_1 qr[H0f]  
  { pt&(c[  
  typedef T & result; %Uj7 g>  
} ; -ckk2D?  
template < typename T1, typename T2 > ][1 *.7-  
  struct result_2 SyFO f  
  { ~{hcJ:bI  
  typedef T2 & result; _6v|k}tW'Y  
} ; JJ5s |&}  
template < typename T > !SAjV)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GU\}}j]  
  { #y }{ 'rF?  
  return (T & )r; Nh7+Vl  
} A\9Q gM  
template < typename T1, typename T2 > R87-L*9B^0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xwr<ib:  
  { p9ligs7V'  
  return (T2 & )r2; ?'_E$  
} =^m,|j|d>4  
} ; a,3} o:f  
fJ_d ,4  
I6d4<#Q@L  
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> >。 48JD >=@7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #I jG[a-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6vySOVMj  
|[/[*hDZ9  
return l(i, j) = r(i, j); Z&gM7Zo8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L|Zja*  
,*SoV~  
  return ( int & )i; [hE0 9W  
  return ( int & )j; j] \3>.  
最后执行i = j; Z?yMy zT  
可见,参数被正确的选择了。 qi7(RL_N  
rnvKfTpZDU  
@0cQ4}  
#%t&f"j2  
c|8[$_2  
八. 中期总结 y%A!|aBu  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 1Uzsw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >6ul\xMU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v|:2U8YREf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `,XCD-R^  
]3Z?Q  
##~";j  
Fdsaf[3[v  
 'k[O?}  
2JNO@  
九. 简化 &eYnO~$!  
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。 f>\guuG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :=qblc  
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: R#OVJ(#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gPs%v`y)*D  
  +-*/&|^等 v o vc,4}  
2. 返回引用。 7'g'qUW+~  
  =,各种复合赋值等 by z2u  
3. 返回固定类型。 S&]AIG)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Wy{xTLXk2  
4. 原样返回。 *"4d6  
  operator, dLb9p"EE#  
5. 返回解引用的类型。 \mRRx#-r%  
  operator*(单目) 34ij5bko_)  
6. 返回地址。 Ve,h]/G  
  operator&(单目) acd8?>%[  
7. 下表访问返回类型。 <T?H H$es)  
  operator[] P%`|Tu!B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w E^6DNh  
  operator<<和operator>> C{mL]ds<  
tHlKo0S$0  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4 [2^#t[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R%)ZhG*  
[J4 Aig  
template < typename Left > ;8z40cD  
struct value_return u~MD?!LV  
  { f>$Ld1  
template < typename T > ;Ml??B]C  
  struct result_1 M{#  
  { LgN\%5f-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !vNZ- }  
} ; 'BY{]{SL  
 X$:r  
template < typename T1, typename T2 > WVaIC$Y  
  struct result_2 r83chR9  
  { Q"UWh~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^6*LuXPv  
} ; HZ$q`e  
} ; gG;d+s1  
`uRf*-   
'_)NI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait axT-  
r,^}/<*  
下面我们来剥离functor中的operator() A#&Q(g\YE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ="fq.Tt  
!FwR7`i  
return l(t) op r(t) x!$Dje}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q}Wd`>VDR  
return op l(t) QIl![%  
return op l(t1, t2) '^Kmfc  
return l(t) op ~I^}'^Dbb  
return l(t1, t2) op dxm_AUM  
return l(t)[r(t)] CS[[TzC=5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P $4h_dw  
vwZd@%BO  
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: S,&tKDJn  
单目: return f(l(t), r(t)); GtZkzVqLd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =*f>vrme  
双目: return f(l(t)); V&)lS Qw  
return f(l(t1, t2)); +QS7F`O  
下面就是f的实现,以operator/为例 B-63IN  
}T!2IaAB  
struct meta_divide AEx|<E0  
  { UPtWj8h  
template < typename T1, typename T2 > b?&=gm%oU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @)0-oa,u+  
  { ]KX _a1e  
  return t1 / t2; :/e= J  
} v` 9^?Xw)  
} ; J)6A,:wt  
"m^whHj  
这个工作可以让宏来做: [kc%+j<g  
z?C;z7eT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p)M\q fZ  
template < typename T1, typename T2 > \ "zJGYBen  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >AcpJ|V  
以后可以直接用 F12tOSfu*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xW84g08_,  
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 TF %8pIg>Z  
(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。。。) :Uu Py|>  
;1Kxqp z_i  
IT \Pj_  
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 oYWcX9R  
$#V ^CmW.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %\=oy=f  
class unary_op : public Rettype .HTX7mA3  
  { 9T*%CI  
    Left l; Rg*zUfu5%o  
public : ?H9F"B$a  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G-FTyIP>'  
r30t`o12i  
template < typename T > r.e,!Bs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U].u) g$  
      { j[/'`1tOe  
      return FuncType::execute(l(t)); \-c8/=  
    }  >m!l5/  
8.e k_ r  
    template < typename T1, typename T2 >  )]2yTG[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @a.Y9;O  
      { wEK@B&DV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^'8T9N@U  
    } @Yua%n6]#D  
} ; HLMEB0zh^  
c`UJI$Q/  
1XZ|}Xz  
同样还可以申明一个binary_op ]Y[8|HJ8  
v2<roG6.V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^ K8JE,  
class binary_op : public Rettype _`!@  
  { Y =3:Q%X  
    Left l; "4FL<6  
Right r; &k3'UN!&Ix  
public : g;(r@>U.r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [c?']<f4  
[P*3ld,,G%  
template < typename T > ZIAiVq2)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `~( P  
      { kmM4KP#&|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4%WV)lt  
    } G+ =6]0HT  
]rM{\En  
    template < typename T1, typename T2 > nLq7J:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xh> /bU!>  
      { H[%F o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .kM74X=S  
    } Hk-)fl#dr  
} ; hoASrj{s  
_t:cDXj  
o"^}2^)_SR  
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 qQR> z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P9J3Ii!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RM53B  
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;x `dOP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! amf=uysr  
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。。。 MBCA%3z08  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mQ#@"9l%  
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) 3nBbPP_  
下面是修改过的unary_op ww"ihUX  
*qg9~/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /qF7^9LtaY  
class unary_op O?@1</r^  
  { ( 5 d ~0  
Left l; lwLK#_5u  
  R~b9)  
public : B$7m@|p!  
bxP>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @1P1n8mH]  
s<qSelj  
template < typename T > : o$ R@l  
  struct result_1 @u/<^j3Q  
  { 1G|Q~%cv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; XzQ=8r>l  
} ; .Gl&K|/{j  
0c1}?$f[?%  
template < typename T1, typename T2 > xy$FS0u  
  struct result_2 SPsq][5eR  
  { l3}n.ODA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \{da|n -  
} ; p)ta c*US  
QN-n9f8  
template < typename T1, typename T2 > CzzG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +nd'Uf   
  { lf|e8kU\f  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U6X~]|o  
} xpyb&A  
*NV`6?o@6  
template < typename T > K_`*ZV{r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w;QDQ fx0  
  { $E|W|4N  
  return OpClass::execute(lt(t)); #`GW7(M  
} G"MpA[a_  
zx(j6  
} ; Kggf!\MR8  
1:7>Em<s  
XoSjYG(>,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug p"H8;fPA0  
好啦,现在才真正完美了。 r_xo>y~S  
现在在picker里面就可以这么添加了: fY=iQ?{/[  
&X+V}  
template < typename Right > TFxb\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T9Vyj3!i_  
  { j`BF k>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Vu\|KL|  
} R)cns7oW  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 F.A<e #e?  
94APjqV6'  
DHt 8 f  
zwU8iVDe  
(53dl(L?  
十. bind *"fg@B5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @+1E|4L1vf  
先来分析一下一段例子 .ET;wK  
<O5;w  
RMC|(Q<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `N(.10~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8<n8joO0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9,`mH0jP  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 2+=|!+f  
我们来写个简单的。 0*3 <}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .?I!/;=[  
对于函数对象类的版本: iZMsN*9[  
#-'}r}1ZT  
template < typename Func > |B`-chK  
struct functor_trait C2<y(GU[Bh  
  { EE}NA{b  
typedef typename Func::result_type result_type; }#'KME4  
} ; 8@h zw~>  
对于无参数函数的版本: LOnhFX   
MCh8Q|Yx4  
template < typename Ret > 8~HC0o\2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b V9Z[[\  
  { Y sr{1!K  
typedef Ret result_type; B10p7+NBF  
} ; )sV# b  
对于单参数函数的版本: T@yH. 4D  
;g*X.d  
template < typename Ret, typename V1 > (X>y)V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @0 -B&w  
  { =oQzL  
typedef Ret result_type; 2jhVmK  
} ; 0[v:^H  
对于双参数函数的版本: c4-&I"z  
&V=54n=O?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :ZL>JVk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Vj2GK"$v  
  { EW5S%Y  
typedef Ret result_type; b,Z& P|  
} ; ='VIbE@qC  
等等。。。 t*qA.xc6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vhL&az  
^F"*;8$  
template < typename Func > G0Wd"AV+  
struct func_return zl: u@!'  
  { izC>-  
template < typename T > LpmspIPvf  
  struct result_1 9d{W/t?NH  
  { =k$d8g ez  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q%eBm_r;  
} ; ^1~/FU  
pM46I"  
template < typename T1, typename T2 > !r LHPg  
  struct result_2 Hzj*X}X#K  
  { $AXz/fGV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %x927I>  
} ; O]Kb~jkd  
} ; E`?BaCrG~  
cEqh|Q  
P);Xke  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )K?GAj]Pq  
! 4oIx`  
template < typename Func, typename aPicker > 5t<]|-i!  
class binder_1 #>- rKv.A  
  { 6VE >$`m  
Func fn; ##s !-.T  
aPicker pk; 6sZRR{'  
public : xc/|#TC8?  
<GNOT"z  
template < typename T > /GXO2zO  
  struct result_1 9{TOFjsF  
  { ReE3742@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3?%kawO&  
} ; )I>rC%2P  
mCE})S  
template < typename T1, typename T2 > >bZ#  
  struct result_2 XBY"7}  
  { h7y*2:l6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YSwD#jO0  
} ; =#^dG ''*"  
0sUc6_>e  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <Z__Q  
rL s6MY  
template < typename T > RdDcMZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gK<-*v  
  { h4qR\LX  
  return fn(pk(t)); gU~)(|Nu.  
} up1aFzY|6x  
template < typename T1, typename T2 > !<LS4s;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X<QE]RZ  
  { J6%op{7/  
  return fn(pk(t1, t2)); ^KaMi_--  
} Orb(xLChJ  
} ; kp6x6%{K\  
M[{Cy[ta  
7_3O]e[8  
一目了然不是么? |{ [i M  
最后实现bind `o3d@Vc  
\k,bz 0  
M/DTD98'N  
template < typename Func, typename aPicker > :3t])mL#   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *]eZ Y  
  { q kKABow  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \l2 s^7G_  
} oTfbx+i/G  
 KC(Ug4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UQR"wUiiV  
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。 UZ!hk*PF  
VM!x)i9z  
十一. phoenix mTPj@F>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: CHU'FSq!  
**q/'K  
for_each(v.begin(), v.end(), %PS-nF7v  
( A;!FtD/  
do_ bS'r}  
[ )q^vitkjup  
  cout << _1 <<   " , " ^pjez+  
] 2o$8CR;  
.while_( -- _1), (lnQ!4LK  
cout << var( " \n " ) UBVb#FNF  
) kYs|")isj  
); s z\RmX  
16>uD;G  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: K7.<,E"M.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor f UIs(}US  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f3N:MH-c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8Vn6* Xn  
}$)<k  
*Vl =PNn-  
template < typename Cond, typename Actor > j vV8`BQ{  
class do_while z~ H Gc"~  
  { i njmP9ed  
Cond cd; gJ&!w8v.  
Actor act; ,_$"6  
public : tTt3D]h(  
template < typename T > ]#$kA9  
  struct result_1 3ngLEWT  
  { sb @hGS  
  typedef int result_type; 3CE8+PnT  
} ; g5Dx9d{  
-T?IkL)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PNKT\yd  
xu =B  
template < typename T > _@N)]!\MgP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dM UDLr-  
  { `X='g96C1  
  do tD]&et  
    { 32iI :u  
  act(t); JF*g!sV%  
  } >, E$bm2  
  while (cd(t)); HD{`w1vcN  
  return   0 ; k&/ )g3(N(  
} B`scuLl3  
} ; qN[7zsaj  
N%f!B"NQ  
 nvPE N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D-GU"^-9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Q: O>kCDV  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 RfBb{?PP)  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |y% ].y)  
下面就是产生这个functor的类: ~TH5>``;gF  
`yAo3A9vk  
[M^[61  
template < typename Actor > ;g:bn5G  
class do_while_actor :BX{ *P  
  { )$B+ 3f  
Actor act; n\-_i2yy  
public : ^\&g^T%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} = Y-Ne6a  
?@?a}  
template < typename Cond > io{H$  x(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R2aK5~   
} ; Sx)Il~ x  
{z/^X<T  
9.zQ<k2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B)]{]z0+`  
最后,是那个do_ Z9m;@<%  
51 0XDl~b  
A{I a21T7  
class do_while_invoker 8 tygs  
  { 'd^gRH<z  
public : WKl'  
template < typename Actor > kqW<e[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6b70w @P!  
  { !t Oky  
  return do_while_actor < Actor > (act); +.]}f}Y  
} G}#/`]o!K  
} do_; +MZO%4  
X8 )>}#:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bH/pa#G(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1?RCJ]e5  
最后来说说怎么处理break和continue 4)HWPX  
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。 P"h\7V,d%  
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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