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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rFJPeK7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 izvwXC  
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, ^U8^P]{R|  
x("V +y*  
qhQeQ  
Y9w^F_relL  
  class filler Y0 ?<~Gf  
  { zHg1K,t:  
public : kc:>[{9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UXdnN;0  
} ; @ )2<$d  
~\yk{1S  
6");NHE  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: p* Q *}V  
i2y E-sgF  
u|Tg*B  
Yp@i{$IUW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +\yQZ{4'@  
nvOJY6)$V  
sVNM#,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I$Ra*r  
SKdh!*G  
c*N>7IF,  
_9 B ^@~  
二. 战前分析 1$toowb"Zy  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :H8`z8=0f{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )r`F}_CEL  
8w\ZY>d   
z<jH{AU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y yqya[-11  
  /* --------------------------------------------- */ D"vl$BX  
vector < int *> vp( 10 ); \ 0J &^C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?(2^lH~6h  
/* --------------------------------------------- */ Xt$o$V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); F&6Xo]?  
/* --------------------------------------------- */ 1b LY1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ELgq#z  
  /* --------------------------------------------- */ |<Rf^"T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7dq*e4z)  
/* --------------------------------------------- */ +m]Kj3-z@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /s|4aro  
gBPYGci2F  
^E}};CsT  
IM8lA  
看了之后,我们可以思考一些问题: eW/sP Q-  
1._1, _2是什么? s+7#TdhA  
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。 2r*Yd(e  
2._1 = 1是在做什么? G\ m`{jv  
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。 mWiX@#,  
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。 1J?x2  
n~C!PXE  
01&J7A2  
三. 动工 wu`P=-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `44 }kkBT  
m6iQB\ \  
{OGv1\ol&  
6ntduXeNVh  
template < typename T > $*N)\>~X  
class assignment {~a+dEz  
  { *-lw2M9V  
T value; xp;CYr"1}  
public : /AhN$)(O  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5* 3T+OK  
template < typename T2 > $5v:z   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;($"_h  
} ; U%T{~f  
hY[Vs5v  
 Unc_e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,o68xfdZVW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e 0cVg  
S :%SarhBD  
EN/e`S$)  
au~}s |#  
  class holder V^/]h u  
  { \9 5O  
public : #dEMjD  
template < typename T > MzX4/*ba  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const G}ccf%  
  { WIkr0k  
  return assignment < T > (t); 9aKt (g6  
} y>jP]LR4  
} ; f'Cx %  
3S h#7"K3  
Kh,zp{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: o'auCa,N  
+x_9IvaW&?  
  static holder _1; ae-hQF&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2uy<wJE >  
T]0H&Oov  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V<W$ h`  
而不用手动写一个函数对象。 zd-qQ.j0  
KE*8Y4#9  
l0GsY.~,  
O;m@fS2%3  
四. 问题分析 D g~L"  
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。 +%: /!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。 C<u<:4^H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -lDAxp6p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y)]L>o~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9fQFsI  
}VI}O{  
五. 问题1:一致性 KCc7u8   
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?| [t}\8^y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \I[50eh|  
e_Un:r@)  
struct holder 8\])p sb9  
  { A1uo@W  
  // K|^'`FpPO  
  template < typename T > gSn9L)k(O  
T &   operator ()( const T & r) const rmh 1.W  
  { 2(5<Wj"  
  return (T & )r; DJ.n8hne  
} lU&[){  
} ; |jT^[q(z  
Li8$Rb~q  
这样的话assignment也必须相应改动: \Jy/ a-  
zC<k4[.  
template < typename Left, typename Right > &U7INUL  
class assignment BfOQ/k))  
  { k?7V#QW(  
Left l; (eEs0  
Right r; ;2\+O"}4H  
public : W _JGJV.^f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Oll,;{<O  
template < typename T2 > TVs#,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y Nc"E  
} ; nEgDwJ<wl  
'"Z\8;5i  
同时,holder的operator=也需要改动: +$y%H  
HmQ.'  
template < typename T > D6L5X/#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4M,Q{G|e  
  { NcMohpkq  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CaE1h9  
} 'h.:-1# L  
i&_&4  
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。 ~dz,eB  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m]Gxep0%  
F)n^pT  
return l(rhs) = r; kVeR{i<*(  
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。 %pG^8Q()   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?_V&~?r   
"kS!rJ[  
template < typename Tp > 8gn12._x  
class constant_t Q /zlU@  
  { (<KFA,  
  const Tp t; ,$A'Y  
public : w _ONy9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0Fc^c[  
template < typename T > )Gm,%[?2C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K{ED mC  
  { )sZJH9[K  
  return t; RzOcz=A}  
} l' mdj!{&  
} ; Nbvs_>N   
n4sO#p)'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h ]6: `5-  
下面就可以修改holder的operator=了 mxEn iy  
-\[H>)z]RB  
template < typename T > q/#p ol  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C116 c"  
  { *hvC0U@3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hZ`<ID  
} G nPrwDB  
ORx6r=zg  
同时也要修改assignment的operator() ;V0^uB.z  
cXod43  
template < typename T2 > W7#dc89}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =n<Lbl(7  
现在代码看起来就很一致了。 )lZoXt_3  
zvbO q  
六. 问题2:链式操作 [nASMKK0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U!i1~)s  
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。 z5p5=KOb  
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。 B",;z)(%  
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。 K1$   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p|+TgOYOc  
%jJ|4\  
template < typename T > hQ ?zc_ 3  
struct result_1 yu>)[|-  
  { Qo~|[]GE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I%:\"g"c  
} ; 9? y&/D5O  
jS ?#c+9  
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: HtV8=.^  
|Kb m74Z%  
template < typename T > H/U.Bg 4  
struct   ref sBk|KG  
  { 3Fw7q"  
typedef T & reference; `a `>Mtl  
} ; )G),iy  
template < typename T > Cto>~pV  
struct   ref < T &> -}u1ZEND  
  { 4sq](! A  
typedef T & reference; mw&'@M_(7  
} ; 2<9&OL  
GkpYf~\Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q|V|Jl  
a+RUSz;DL  
template < typename T > 22'Ra[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d uP0US  
  { nC(Lr,(  
  return l(t) = r(t); 8<Pi}RH  
} +Sc2'z>R  
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。 vi.INe  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6l:uQz9  
Y-lwS-Ii  
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 VTU(C&"S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P?^%i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7K ~)7U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h$mGaw vZ~  
最后的布局是: g&{CEfw&  
                Add <0;G4fE7[H  
              /   \ Fi/`3A@68  
            Divide   5 E 6+ ooB[  
            /   \ <Sr:pm  
          _1     3 %}JSR y  
似乎一切都解决了?不。 \u04m}h]  
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。 B2Rpd &[  
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。 (|#%omLL  
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: Kn1T2WSAg  
~^'WHuz Py  
template < typename Right > fda4M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -g:i'e  
Right & rt) const \TYVAt] ?  
  { 9kwiG7V1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 97 ,Yq3  
} F("|SOhc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Rn`DUYg  
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。 &bGf{P*Da  
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。 bN6i*) }  
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。 Al]*iw{  
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。 VoQhzp6&  
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? unNN&m#@  
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: o^'QGs "  
A2p%Y},  
template < class Action > C9_[ke[1D  
class picker : public Action xB]^^ NYE=  
  { a_]l?t  
public : CMyz!jZ3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K"hnGYt?  
  // all the operator overloaded 4'tY1 d  
} ; ]omBq<ox'Y  
'vYt_T  
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。 !]5V{3  
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: 17`-eDd  
J qmL|S)  
template < typename Right > ggrkj0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lIZ&' z  
  { 7G7"Zule*j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p$ETAvD  
} yY*(!^S  
Z$r7Hi  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ur7S K(#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 (Q&O'ng1  
@6%7X7m  
template < typename T >   struct picker_maker }$sTnea  
  { Ck>]+rl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #3{{[i(;i  
} ; 4#.Q|vyl]"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W`P>vK@=  
  { :."6g)T  
typedef picker < T > result; I[?bM-  
} ; sl(go^  
us8HXvvp{  
下面总的结构就有了: a8G<x <  
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。 AX'-}5T=  
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。 X<pNc6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .,U4 ATO  
至此链式操作完美实现。 w~jm0jK]  
3lEP:Jp  
+\u\BJ!LAJ  
七. 问题3 bE@Eiac  
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。 $ER9u2  
]0SqLe  
template < typename T1, typename T2 > FFe{=H,=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #/8 Na v  
  { g:!R't?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )O$S3ojZ  
} \m1^sFMZ  
|5&7;;$  
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: q}0I`$MU  
E1`_[=8a9  
template < typename T1, typename T2 > +(z[8BJl  
struct result_2 ,U+>Q!$`\^  
  { J, +/<Y!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~O!E&~  
} ; -v|lM8  
k,; (`L  
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? # JY>  
这个差事就留给了holder自己。 $!_}d  
    .7:ecFKk  
oIMS >&  
template < int Order > i70\`6*;B  
class holder; & .#dZ}J  
template <> 8Bh micU  
class holder < 1 > 1jAuW~  
  { \OWxf[  
public : ~"4Cz27  
template < typename T > wuXH'  
  struct result_1 .|TF /b]  
  { <Lt"e8Z>x  
  typedef T & result; tK'9%yA\  
} ; qSD3]Dv"  
template < typename T1, typename T2 > B<$6Dj%L  
  struct result_2 -%K}~4J  
  { &%k_BdlkQ  
  typedef T1 & result; Y% @;\  
} ; L `=*Pwcj  
template < typename T > Tu,nX'q]m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V`YmGo  
  { FL&Y/5  
  return (T & )r; hhI*2|i"L  
} aSJD'u4w.a  
template < typename T1, typename T2 > x")Bmw$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bxBndxl  
  { F[F  NtZ  
  return (T1 & )r1; olXfR-2>1  
} |  >yc|W  
} ; 9}42s+  
J~ +p7S  
template <> fD8GAav  
class holder < 2 > g2rH"3sC  
  { se}$/Y}t  
public : g2 mq?q(g  
template < typename T > zzh7 "M3Qn  
  struct result_1 F&3:]1  
  { HzuG- V  
  typedef T & result; 9y} J|z  
} ; [D?d~pB  
template < typename T1, typename T2 > G Uh<AG*+  
  struct result_2 !|9k&o  
  { +Mn(s36f2  
  typedef T2 & result; Yfs eX;VX  
} ; D4$"02"  
template < typename T > 4$ah~E>,t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1-.i^Hal  
  { iV\*7  
  return (T & )r; :`<MlX  
} hQNUA|Q=%  
template < typename T1, typename T2 > r?pFc3 ~N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :3J`+V}9;  
  { C{G%"q  
  return (T2 & )r2; oJ#;XR  
} _6]CT0  
} ; !.4q{YWcYk  
J@IKXhb7_  
*xKy^f  
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> >。 R+/kx#^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W*n|T{n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5a2;@ }%V  
}wJH@'0+  
return l(i, j) = r(i, j); qS ggZ0*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) PfhKomt"  
mT;   
  return ( int & )i; d4A:XNKB  
  return ( int & )j; r $YEq5  
最后执行i = j; ] {0OPU  
可见,参数被正确的选择了。 (S6>^:;=~  
/L2.7`5  
Fa{[kJ8z  
"1p, r&}  
KmWd$Qy,  
八. 中期总结 yD0DPtti  
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: 'c >^Aai  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 zqRps8=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 };gcM @]]E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Mi}k>5VT  
ogV v 8Xb  
muhu` k`C  
&7{yk$]*  
(tiE%nF+  
?-<>he  
九. 简化 ="AaC!E,W  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !?K#f?x<?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I y5)SZ'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: nY?&k$n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H#T&7X_<  
  +-*/&|^等 WP^wNi ~>  
2. 返回引用。 ITz+O=I4R]  
  =,各种复合赋值等 3wPUP+)c7  
3. 返回固定类型。 >3I|5kZ6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^t`0ul]c  
4. 原样返回。 y6H`FFqK  
  operator, {c<cSrfI  
5. 返回解引用的类型。 ]v+yeGIKS  
  operator*(单目) fOP3`G^\  
6. 返回地址。 \GK]6VW  
  operator&(单目) P\@efq@!  
7. 下表访问返回类型。 #TB 3|=  
  operator[] dChMjaix  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FvD/z ;N  
  operator<<和operator>> CWb*bw0  
1`~.!yd8(  
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。 f$--y|=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :+8qtIytKX  
o,/wE  
template < typename Left > ^bLFY9hSC  
struct value_return yMpZ-b$*~  
  { RQ8;_)%  
template < typename T > TrQUhmS/!  
  struct result_1 ku#WQL  
  { cXb&Rm' L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {9cjitl  
} ; 3MDs?qx>s  
c/l^;6O/!\  
template < typename T1, typename T2 > h&rZR`g  
  struct result_2  k =O  
  { a&7uRR26  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; l]~IZTC  
} ; O .jCDAP  
} ; ;R$2+9  
~"8r=8|  
y<c7RK]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9|m:2["|?  
jVqpokWH  
下面我们来剥离functor中的operator() #K!"/,d@>J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )^ PWr^  
I ^[[*Bh*C  
return l(t) op r(t) T9Fe!yVA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?}(B8^  
return op l(t) N@^:IfJ+=  
return op l(t1, t2) ,E"n7*6mr  
return l(t) op Tl1H2s=G-  
return l(t1, t2) op }L=Qp=4  
return l(t)[r(t)] bGxHzzU}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D&qJ@PR  
$weC '-n@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &q#. >  
单目: return f(l(t), r(t)); jsP+,brO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NPDMv |4  
双目: return f(l(t)); r;+a%?P  
return f(l(t1, t2)); !lBK!'0  
下面就是f的实现,以operator/为例 as@? Kv  
\9`.jB~<  
struct meta_divide Vlge*4q  
  { Eqh*"hE7  
template < typename T1, typename T2 >  R*r"};  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /QQjb4S}  
  { 7m}fVLk  
  return t1 / t2; kdaq_O:s  
} +,TrJg  
} ; 8s %YudW  
<(H<*Xf9  
这个工作可以让宏来做: (6b0rqPF  
v8n^~=SH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0 ZSn r+  
template < typename T1, typename T2 > \ KLG29G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '8(UiB5d  
以后可以直接用 fK2r6D9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :}-?X\|\  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Ul}<@d9: B  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |dDKO  
k|{ 4"4r  
:Gew8G  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 LF#[$ so{i  
4Z5;y[k(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d24_,o\_  
class unary_op : public Rettype {'z$5<|  
  { ap2g^lQXq  
    Left l; CxSh.$l  
public : ZX#60o8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zxozhmg  
$cU7)vmK`  
template < typename T > Zo }^"u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i"pOYZW1  
      { CGkx_E]  
      return FuncType::execute(l(t)); |~PaCw8-ge  
    } dZI["FeO&d  
f1;@a>X  
    template < typename T1, typename T2 > Nwe-7/Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p1K]m>Y{?  
      { X$6QQnyR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mx UyD[|  
    } yz5! >|EB  
} ; +\)Y,@cw  
*N }$~N  
Tj{3#?]Ho  
同样还可以申明一个binary_op O .-n&U9  
_N)&<'lB<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x 4sIZe+  
class binary_op : public Rettype +l.LwA  
  { 1N:~5S}s>  
    Left l; FSAX , Y  
Right r; M ?AX:0  
public : +|7N89l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IV1Y+Z )  
x<' $  
template < typename T > ;R Jv7@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CC;^J-h/  
      { bN03}&I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); D.|r [c  
    } A*A/30o|R  
3vjOfr`  
    template < typename T1, typename T2 > xUCq%r_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "v( pluN|  
      { V aG Qre  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ICr.Gwe3_  
    } 6}!1a?X  
} ; nMfR< %r  
}6<5mq)%  
[u37 Hy_Gi  
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 I%GQ3D"=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j"aY\cLr t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8DY:a['-d  
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。 pek=!nZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c:&8B/  
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。。。 `wQs$!a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?6hd(^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Zq<j}vVJ  
下面是修改过的unary_op *Uj;a.  
:#35mBe}k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'b z&m(!  
class unary_op 5]upfC6  
  { ~zG)<S"q  
Left l; hayJgkZ '  
  }!R*Q`m  
public : -2>s#/%  
o 9/,@Ri\5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c5b }q@nH  
peT91b  
template < typename T > _DT,iF*6  
  struct result_1 dJQK|/  
  { W5= j&&|!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EhM=wfGKw  
} ; bgKC^Q/F  
FI.F6d)E$  
template < typename T1, typename T2 > ]'M B3@T  
  struct result_2 UcOP 0_/  
  { +,AzxP _y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xkiiQs)  
} ; :vzIc3~c:`  
}LKD9U5;8  
template < typename T1, typename T2 > $/tj<++W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eq(h {*rC  
  { 1"75+Q>D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WFFQxd|Z  
} O-K*->5S  
qsbV)c  
template < typename T > PREGQ0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OFyy!r@?  
  { *PV"&cx  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7aKI=;60.  
} ~<9e }J  
=~Qg(=U0U  
} ; zrG  
VPuR4 p.  
CfP-oFHoQ  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3S]Q IZ1  
好啦,现在才真正完美了。 =_zo  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8.N`^Nj 1  
X&LJ"ahK  
template < typename Right > W;2J~V!c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3nc\6v%  
  { {FKr^)g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *fI n<Cc  
} 6w;`A9G[YI  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 D&2NO/ R  
o{fYoBgr  
U5H%wA['m  
TK[[6IB  
njg0MZBqA  
十. bind `[(XZhN  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 >yXhP6  
先来分析一下一段例子 :i& 9}\|,  
l!Xj UnRF  
+~aIT=i3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f^lcw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rTR"\u7&H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KCw  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 jX8)Ov5Mv  
我们来写个简单的。 0m4M@94  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %_4#WI  
对于函数对象类的版本: kk6 !krZ  
T$%QK?B  
template < typename Func > S`zu.8%5  
struct functor_trait 8a)Brl}u  
  { jS[=Zx`  
typedef typename Func::result_type result_type; Nr `R3(X  
} ; LO)!Fj4|  
对于无参数函数的版本: Y z&!0Hfd  
d7[^p N  
template < typename Ret > 1G5AL2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G~(\N?2  
  { R2a99#J  
typedef Ret result_type; iz^uj  
} ; -V}xvSVg  
对于单参数函数的版本: Kc2y  
gDLS)4^w  
template < typename Ret, typename V1 > EJTM >Rpor  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nb=mY&q}~  
  { }EkL[H!  
typedef Ret result_type; J( XDwt  
} ; jQ3dLctn  
对于双参数函数的版本: hx9t{Zi  
LOcZadr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !37I2*+4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oo &|(+"O_  
  { df@NV Ld  
typedef Ret result_type; eT3!"+p-F  
} ; [>54?4{|.  
等等。。。 3 mAizq3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;5[ OS8  
F%o!+%&7  
template < typename Func > ud5}jyJ  
struct func_return vVvF e~y]  
  { 6P717[  
template < typename T > vu^mLc  
  struct result_1 !(?7V  
  { p{LbTjdNc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q\kWQOB_  
} ; >zX^*T#  
=KOi#;1  
template < typename T1, typename T2 > )G^k$j  
  struct result_2 -_5Dk'R#`  
  { :2S?|7U4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /tj]^QspS  
} ; !"qT2<A  
} ; 7AT8QC`u  
p:y\{k"  
=O0A(ca"g  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vlz\n  
Lg!E  
template < typename Func, typename aPicker > K=0xR*ll5  
class binder_1 4sQm"XgE  
  { t*H2;|zn_  
Func fn; JZ-@za6u  
aPicker pk; I]W7FZ=o  
public : 7afG4 (<k  
U?f-/@fc  
template < typename T > EniV-Uj\D  
  struct result_1 AP,ZMpw  
  { Ya\:C]   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )SJM:E  
} ; [>a3` 0M  
>JE+g[$@  
template < typename T1, typename T2 > b5=|1SjR  
  struct result_2 Bc }o3oc  
  { [T =>QS@g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; NN'pBU R  
} ; |\uj(|  
<dP \vLH_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P7=`P  
(["kbPma  
template < typename T > ;.sYE/ZVi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r D <T  
  { H%Vf$1/TF  
  return fn(pk(t)); vA_,TS#Bo  
} mm +V*L{x  
template < typename T1, typename T2 > 5)XUT`;'){  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !;&\n3-W  
  { PVlC j  
  return fn(pk(t1, t2)); o5&b'WUJ=  
} : pUu_  
} ; .tG3g:  
,hI$nF0}p  
vFdI?(c-  
一目了然不是么? V':A!  
最后实现bind 3GE;:;8B  
eEVB   
'9WTz(0?  
template < typename Func, typename aPicker > Yl&[_ l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d"?"(Q_8n  
  { m85ZcyW1T  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O-V] I0  
} Yh1nXkA!V  
Q<AOc\oO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~HGSA(  
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。 SF; \*]["f  
zW#5 /*@  
十一. phoenix fn 'n'X|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]vf0f,F  
3>7{Q_5  
for_each(v.begin(), v.end(), auAz>6L  
( k;cX,*DIn  
do_ 2#5Q~  
[ )cizd^{  
  cout << _1 <<   " , " +d=f_@i  
] ,5W u  
.while_( -- _1), h?/E/>  
cout << var( " \n " ) P ah@d!%A  
) ](R /4  
); 5<*E S[S  
J61%a,es  
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: r-$xLe7a  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor q>'#;QA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D6@ c|O{Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pJ8F+`*  
v]on0Pi!  
.-HM{6J  
template < typename Cond, typename Actor > };rp25i  
class do_while _ s}aF  
  { NbU4|O i  
Cond cd; t^MTR6y+8  
Actor act; AcnY6:3Y|  
public : YFu,<8"swe  
template < typename T > bi}aVtG~z  
  struct result_1 dF51_Kk  
  { ~;$QSO\2h  
  typedef int result_type; L3oL>r'|  
} ; 3xz~##  
?Ybq]J\q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RYvcuA)  
%,vq@..^  
template < typename T > zdPJ>PNU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P^F3,'N  
  { ylczM^@  
  do s'N<  
    { fWA# n  
  act(t); WxYEu +_  
  } C;:=r:bth  
  while (cd(t)); U 5j4iz'  
  return   0 ; FY Flh^}  
} >%`SXB& 9  
} ; N}nE9z5  
O&/n BHu\  
>ryA:TO{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "#pxZ B=  
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。 |$IL:W6  
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。 f@!9~s  
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。 $}b)EMMM  
下面就是产生这个functor的类: V-(]L:[JQ  
rlh:| #GTJ  
y-H9fWi8Y&  
template < typename Actor > EZiLXQd_  
class do_while_actor P-T@'}lW  
  { +`"Tn`O  
Actor act; |) ~-Wy  
public : >G!=lLyR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} HP*{1Q@5  
*A48shfO  
template < typename Cond > o<lmU8xB=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +UOVD:G  
} ; 4Dzg r,V  
P4yUm(@  
Ms5qQ<0v_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,aezMbg  
最后,是那个do_ ?QKD YH(  
w6> P[oW  
1!)'dL0mI  
class do_while_invoker 4KxuSI^q  
  { yy/'B:g  
public : Jjj;v2uSK  
template < typename Actor > Ppl :_Of  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j|[$P4w}U  
  { 3r[F1z2B  
  return do_while_actor < Actor > (act); V[%IU'{:  
} 6`'g ${U  
} do_; Q'^'G>MBJ  
)d3C1Pd>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? sbVEA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E71H=C 4  
最后来说说怎么处理break和continue @^ta)Ev  
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。 $A5O>  
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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