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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -~( 0O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RR~sEUCo{  
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,  r21?c|IP  
o7c%\v[  
_ bXVg3oDt  
v|4STR  
  class filler `eMrP`  
  { b[{m>Fa+o#  
public : (opROsFh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r+[#%%}ea  
} ; DU/9/ I?~  
:Bx+WW&P.i  
4DQ07w  
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: AND7jEn  
LT,iS)dY+  
eHVdZ'%x  
2p$n*|T&c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oglXW8  
Q-! i$#-  
"xe7Dl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >~`Y   
LCo1{wi  
G?Qe"4 .  
N<L$gw+)$D  
二. 战前分析 ILkjz^  
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。 W;3 R;  
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 #6*V7@9]3|  
8_^'(]  
)^jQkfL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !7:EE,W~  
  /* --------------------------------------------- */ $\0cJCQ3  
vector < int *> vp( 10 ); ^#a#<8Jz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4&FNU)tt  
/* --------------------------------------------- */ w$DG=!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D 7Gd%  
/* --------------------------------------------- */ q*HAIw[<y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g6rv`I $l  
  /* --------------------------------------------- */ 5S&aI{;9<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~hS .\h  
/* --------------------------------------------- */ J>f /u:.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E0sbU<11  
i:l80 GK  
gzl%5`DBw  
GIl:3iB49  
看了之后,我们可以思考一些问题: pu\b`3C(  
1._1, _2是什么? Q;XXgX#l  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 A m2*-  
2._1 = 1是在做什么? X?KGb{  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 '4J&Gpx  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /'-:=0a  
@;||p eU  
,$HHaoo g  
三. 动工 f?2zLE>u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3cmbK  
w0#% AK  
zSEr4^Dk4  
bZxv/\  
template < typename T > 5/Ydv RB67  
class assignment * zd.  
  { {&u Rd?(  
T value; u=(H#o<#  
public : V %i<;C  
assignment( const T & v) : value(v) {} F?!FD>L{`  
template < typename T2 > uEBQoP2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {;U}:Dx  
} ; f&K}IM8& #  
_Mlhum t  
RI?NB6U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]a8eDy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4DvdE t  
ymHKcQ  
!$xzA X,  
7}gA0fP9  
  class holder #g,H("Qy({  
  { TLy ;4R2Nn  
public : SO7(K5H,  
template < typename T > P<8LAc$T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O2C6V>Q;  
  { L+_8QK<  
  return assignment < T > (t); pH^ z  
} 4 uShM0qa  
} ; 2%bhW,?I  
RTA%hCr!  
6!@0VI&P  
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: cnbo +U  
6{L F-`S%  
  static holder _1; D4d]3|/T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o.v2z~V  
Ks|gL#)*Ku  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yi[4DfA  
而不用手动写一个函数对象。 5qGGu.$Ihi  
{K+.A 9!  
B .El a  
*}7U`Aa  
四. 问题分析 !`Le`c  
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。 " l.!Ed  
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。 [ ynuj3G V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ohc^d"[7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |%-YuD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ej<`CQ  
2f `&WUe  
五. 问题1:一致性 tO7I&LNE  
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?| $%B5$+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j+nv=p  
f:S}h-AL&  
struct holder )t 5;d  
  { @Zj& `/  
  // z[*zuo  
  template < typename T > R#D#{ cC(  
T &   operator ()( const T & r) const YKNb59k  
  { _O LI%o  
  return (T & )r; GZ <nXU>  
} NfOp=X?Y  
} ; C]M7GHe1q  
@bE~@4mOu  
这样的话assignment也必须相应改动: X`D+jiQ(f  
<;aJ#qT  
template < typename Left, typename Right > ,2,W^HJ  
class assignment 6vF/e#},  
  { .5 ]{M\aA  
Left l; ]b> pI;  
Right r; 7r['  
public : 72u db^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;sCU [4  
template < typename T2 > xuF5/(__  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {79qtq%W{  
} ; [#>{4qY2  
$ 3]b>v  
同时,holder的operator=也需要改动: &/iFnYVhy  
{!MVc<G.  
template < typename T > "U*5Z:8?9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O <>#>[  
  { V'C-'Ythwf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K0v.3  
} IyOpju)?  
puA |NT  
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。 SYeE) mI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6Etss!_  
l0. FiO@_Q  
return l(rhs) = r; -w\M-wc/$  
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。 P,U$ %C!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m9woredS,  
e$ 32  
template < typename Tp > Hv8H.^D>  
class constant_t -<PC"B  
  { Hsgy'X%om  
  const Tp t; obj!I7  
public : *<xrp*O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R3Ee%0QK  
template < typename T > K?[)E3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4~Dax)  
  { 05"qi6tncz  
  return t; 7=vYO|a/4  
} MUB37  
} ; JN|VPvjE   
SOs,)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4#7Umj  
下面就可以修改holder的operator=了 ZtR&wk  
rFfy#e  
template < typename T > *Q5x1!#z #  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const vtZ?X';wh  
  { d/lffNS=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -;U3w.-  
} 6rT4iC3Q{  
V_f`0\[x  
同时也要修改assignment的operator() 5 < GDW=  
;y OD  
template < typename T2 > AEqq1A   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >(3'Tnu  
现在代码看起来就很一致了。 U!0E_J  
{+Sq<J_`M  
六. 问题2:链式操作  NpR6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nj  
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。 Ye@t_,)x  
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。 &[~[~m|  
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。 )88nMH-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nE7JLtbH  
o:9$UV[  
template < typename T > [ f34a  
struct result_1 :".w{0l@  
  { (u9Zk~)F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r[!(?%>j  
} ; :<%vE!$  
CV3DMA  
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: [e1L{_*l  
UJn/s;$.e  
template < typename T > I7zn>^0}  
struct   ref VaJfD1zd1  
  { H(&Z:{L  
typedef T & reference; 11{y}J  
} ; NnOI:X {  
template < typename T > `pm>'  
struct   ref < T &> o%qkqK1  
  { c3W BALdh  
typedef T & reference; gl "_:atW  
} ; CL1 ;Inzl  
bjzx!OCpV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F. T@)7  
"-0;#&!  
template < typename T > eM }W6vIn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,C:o`fQ\  
  { 4U{m7[  
  return l(t) = r(t); ~-<:+9m  
} v20~^gKo=m  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mf2Mx=oy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pBU]=[M0  
Rsn^eR6^  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Z Xb}R^O-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iC*U$+JG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3]`mQm E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8K^f:)Qw  
最后的布局是: I4~^TrznRa  
                Add ?!7 SzLll  
              /   \ G=cNzr9  
            Divide   5 2LK]Q/WG,+  
            /   \ S_5?U2%D  
          _1     3 r0Z+ RB^I  
似乎一切都解决了?不。 Ux_<d?p  
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。 OL9]*G?F  
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。 Nf5WQTa4  
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: ! TDD^  
@yKZRwg  
template < typename Right > jsdBd2Gdc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0'@u!m?  
Right & rt) const ohsH2]C  
  { =G>.-Qfs  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PG"@A  
} 1i+FL''  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ytz8=\p_b  
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。 Pgev)rh[  
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。 x.\XUJ4x  
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。 oLP]N$'#  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Ut_mrb+W  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 6|oWaA\gI  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +c r  
EzpwGNfz}  
template < class Action > a2X h>{  
class picker : public Action /{R3@,D[]  
  { PGY9*0n  
public : 8 }z3CuM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j6og3.H-  
  // all the operator overloaded HEpM4xe$  
} ; 5qiI.)  
[Auc*@  
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。 OHhs y|W  
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: 1 7i$8  
1MV@5j  
template < typename Right > R'Eq:Rv~;^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F"=Hp4-C  
  { DM'qNgB7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J | q^+K  
} M5 `m.n<  
ngLJ@TP-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xx0k$Dqt2I  
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。 v~`*(Hh  
[?I/Uo8  
template < typename T >   struct picker_maker pw;r 25   
  { Of#K:`1@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8 ?" Ze(  
} ; _25d%Ne0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CrO`=\  
  { FF3&Y^+^"  
typedef picker < T > result; 8sWr\&!  
} ; 6y9C@5p}B  
3`ml; L?D  
下面总的结构就有了: yp?w3|`4;  
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。 \ =Nm5:  
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。 '+6 <U[ L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EIPnm%{1  
至此链式操作完美实现。 Q ]0r:i= .  
qPUA!-'  
wn1, EhHt  
七. 问题3 hbH#Co~o4#  
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。 "8?TSm8  
Vq U|kv  
template < typename T1, typename T2 > =+4 _j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const . v\PilF  
  { ]/[0O+B?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]'e A O  
} }biCQ*{'  
ez+yP,.#  
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: |e+aZ%g  
N2% :h;tf  
template < typename T1, typename T2 > /L$NE$D} "  
struct result_2 ~ttKI4  
  { A'`P2Am  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3AvcJ1  
} ; fQ1 0O(`g,  
POY=zUQ'/  
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? ,$ mLL  
这个差事就留给了holder自己。 ^1Yo-T(R  
    Z>&K&ttJ  
?l>e75V%w  
template < int Order > .X^43 q  
class holder; .c03}RTC^  
template <> '(XW$D  
class holder < 1 > gLV^Z6eE  
  { MorW\7-}  
public : ff[C'  
template < typename T > L*v93;|s  
  struct result_1 v/x*]c!"`  
  { /XN*)m  
  typedef T & result; =:;YTie  
} ; 4V1|jy3  
template < typename T1, typename T2 > &%}bRPUl  
  struct result_2 I IYLA(  
  { }Py<qXH  
  typedef T1 & result; zQn//7#-G  
} ; M{G$Pk8[  
template < typename T > V.U|OQouT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EtJD'&  
  { vmMV n-\#  
  return (T & )r; <jg8y'm@0  
} e`vUK.UoW  
template < typename T1, typename T2 > SK}HXG{?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1ZKz3)K  
  { V!\n3i?i  
  return (T1 & )r1; "\}21B~{7'  
} 2}597Hb   
} ; !\3 }R25  
1O|RIv7F[/  
template <> A<a2TXcIE3  
class holder < 2 > ~T;K-9R  
  { RsR] T]4  
public : Q.*'H_Y  
template < typename T > P"2Q&M_ /  
  struct result_1 t]gq+ c Lo  
  { W6)dUi :"  
  typedef T & result; 9t.fij  
} ; ~>.awu+o|  
template < typename T1, typename T2 > fp,1qzU[k  
  struct result_2 vI4%d,  
  { SIj6.RK  
  typedef T2 & result; (/To?`  
} ; u=1B^V,6V  
template < typename T > 2LtU;}7s  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :v|r=#OI  
  { iXt4|0  
  return (T & )r; O_qu;Dx!  
} u Eu6f  
template < typename T1, typename T2 > F+lm[4n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D!81(}p  
  { ;bUJ+6f:  
  return (T2 & )r2; )6PJ*;p-  
} f0:EQYYZ  
} ; XfD z #  
bjU 2UcI"<  
Z5"!0B^ j  
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> >。 zpBBnlq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >OF:"_fh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >DSNKU+j  
-wPuml!hZ|  
return l(i, j) = r(i, j); # |[`1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) COxZ Q  
R^mu%dw)(%  
  return ( int & )i; zav*  
  return ( int & )j; kKFuTem_3  
最后执行i = j; Pu/-Qpqh  
可见,参数被正确的选择了。 V{7lltu  
c ,g]0S?gu  
> Z.TM=qj  
|SSf G~r  
I@y2HxM  
八. 中期总结 <lg"M;&Ht  
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: eG[umv.9b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 < -@,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \N'hbT=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H|UV+Q0,  
e+d6R[`M  
F3H:I"4  
~/]\iOL  
;T"m [D  
]$XBd{\D{  
九. 简化 mcP{-oJ0W  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 j? Jd@(*y$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yNb#Ia  
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: :yFTaniJ'.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p;c_<>ws-Y  
  +-*/&|^等 Qw{\sCH>  
2. 返回引用。 Nd]%ati?  
  =,各种复合赋值等 >M8^ Jgh  
3. 返回固定类型。 &t9XK8S  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jl 30\M7  
4. 原样返回。 "p6:ekw  
  operator, )N%1%bg^-  
5. 返回解引用的类型。 "0!eb3n  
  operator*(单目) cfy/*|  
6. 返回地址。 5@r_<J<>  
  operator&(单目) ^8f|clw"  
7. 下表访问返回类型。 6\S$I5  
  operator[] 9L)&n.t1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #%=vy\r  
  operator<<和operator>> %gne%9nn  
4LB9w 21  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7}iewtdy,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0[$Mo3c+'  
/Mi-lh^j-  
template < typename Left > JK'_P}[]I  
struct value_return ;&t1FH#=  
  { v[3hnLN%  
template < typename T > +y{93nl  
  struct result_1 {eD>E(Y@z1  
  { OV@h$fg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j O5:{%  
} ; 65`'Upu  
xjn8)C  
template < typename T1, typename T2 > l_q>(FoqA  
  struct result_2 (k)gZD9~{?  
  { lj SR?:\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g#KToOP  
} ; lh(+X-}D  
} ; s2' :&5(  
glKs8^W  
@!O&b%8X%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {;(g[H=q;  
^D> MDj6  
下面我们来剥离functor中的operator() vdFQf ^l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p7=^m>Z6  
(+Nmio  
return l(t) op r(t) jv#" vQ9A]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U=cWvr65  
return op l(t) *d,n2a#n5  
return op l(t1, t2) g]#zWTw(   
return l(t) op OD@A+"  
return l(t1, t2) op F]&J%i F[  
return l(t)[r(t)] !CMVZf;u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |u@>[*k'=  
4.kkxQR7r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: @LMV?  
单目: return f(l(t), r(t)); UmI@":|-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \iLd6Qo_aq  
双目: return f(l(t)); cZK?kz_Y  
return f(l(t1, t2)); Ko1?jPE  
下面就是f的实现,以operator/为例 z'}t@R#H  
  SrU   
struct meta_divide SD.*G'N&2f  
  { e$+? v2.  
template < typename T1, typename T2 > (L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b({b5z.A  
  { 3eDx@8N }  
  return t1 / t2; `DY4d$!4  
} fq!6#Usf;i  
} ; =&G|} M  
#7:9XID /  
这个工作可以让宏来做: {1&,6kJF&9  
RX|&cY>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]CJ>iS!V  
template < typename T1, typename T2 > \ Xwq2;Bq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?#y<^oNM  
以后可以直接用 O9IjU10:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oDDH;Q"M(  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }pZnWK+  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) VrL>0d&d  
",@g  
_4#psxl[M  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 o;P;=<  
PbH]K$mj{"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y]Nab0R&  
class unary_op : public Rettype ] ]-0RJ=S?  
  { ^/YAokj  
    Left l; ]lG\t'R  
public : ]h8V{%H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +~AI(h  
 } R6h  
template < typename T > !@ '2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C&"2`ll  
      { Mo=-P2)>lt  
      return FuncType::execute(l(t)); z Ns8\  
    } bW3o%srxa  
vw 2@}#\:  
    template < typename T1, typename T2 > DKCy h`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6>A8#VT  
      { WSwmX3rn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Oz7v hOU  
    } iB_j*mX]  
} ; ?P]md9$(+e  
aN3{\^  
aE$p;I  
同样还可以申明一个binary_op >>xV-1h:  
jO.E#Ei}~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u^p[zepW\  
class binary_op : public Rettype U#4W"1~iX  
  { [: j_Y3-9  
    Left l; S5!2%-;<k  
Right r; xI8*sTx 6  
public : &6EfybAt^_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F,:VL*.5kJ  
v836nxLM  
template < typename T > 1OL~)X3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4v .6_ebL  
      { jT0fF  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3!x)LUWfWY  
    } 7 #N @B  
jd*H$BU^  
    template < typename T1, typename T2 > p}uw-$O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G_]mNh  
      { j>23QPG`6U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D bJ(N h  
    } >MH@FnUL  
} ; X}Fv*  
rz*Jmn b  
]CYe=m1<2Q  
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 yfrgYA  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )M~5F,)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) UHWun I S  
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。 qE[}Cf]X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zx*f*L,6F  
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。。。 G y2XjO8b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5KzU&!Zh9  
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) XRkqMq%  
下面是修改过的unary_op .v{ty  
WRCi!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }$ der  
class unary_op Q@R8qc=*  
  { /~:ztv\$M"  
Left l; m" Gr pE3  
  HZNX1aQ|Q#  
public : rxA<\h,A  
.:}\Z27-c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ux=@"!PJ  
e_SlM=_ u  
template < typename T > tp7fmn*  
  struct result_1 A|^?.uIM  
  { Up:#Zs2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O?_'6T  
} ; (,>`\\  
%?seX+ne  
template < typename T1, typename T2 > SWt"QqBU  
  struct result_2 %{Gqhb=u\  
  { +t f=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -kO=pYP*O  
} ; @47TDCr  
Kmtr.]Nj  
template < typename T1, typename T2 > v-o/zud]]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const | zf||ju  
  { N{'k ]&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r*Mm5QozA  
} iZ UBw  
1{*x+GC^/  
template < typename T > F]&9Lp} "  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2 Ug jH  
  { Tb[GZ,/%;  
  return OpClass::execute(lt(t)); U!h!z`RU54  
} +{s^"M2`  
aPbHrk*/  
} ; 5v]xk?Eb  
I^o^@C  
Y9Pb  
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 (HEjmQjE  
好啦,现在才真正完美了。 y Le5,  
现在在picker里面就可以这么添加了: lm+wjhkN  
~DSle 3  
template < typename Right > |1neCP@ng  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QRRZMdEGs[  
  { It4F;Ah  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); - na]P3 s  
} uJ%ql5XDV  
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。 DP?gozm  
|i|O9^*%  
%c&h:7);  
4:K9FqU  
f}fM%0/5  
十. bind hfY2pG9N  
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。 Q<M>+U;t  
先来分析一下一段例子 Z$q}y 79^  
;2U`?"  
J[^-k!9M  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !#'*@a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R8mL|Vb|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y+c+/L8  
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。 8garRB{  
我们来写个简单的。 a^,Xm(Wb}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: VH8,!#Q;  
对于函数对象类的版本: bk V_ ^8  
\KTX{qI"f  
template < typename Func > x]F:~(P  
struct functor_trait J"|o g|Tz  
  { NZv1dy`fa  
typedef typename Func::result_type result_type; .(! $j-B  
} ; VLRW,lR9O  
对于无参数函数的版本: l{kum2DT  
-(Yq$5Zc&  
template < typename Ret > d}Q;CF3 m:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;XANIT V  
  { Qv#]T,  
typedef Ret result_type; zh7NXTzyf  
} ; O}2;>eH  
对于单参数函数的版本: aCQAh[T  
SDZ/rC!C  
template < typename Ret, typename V1 > oB+drDp8U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [V =O$X_  
  { 6?r}bs6Msx  
typedef Ret result_type; QO~!S_FRH  
} ; L\o-zNY  
对于双参数函数的版本: a8NL  
$)6y:t"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \#L}KW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ttgb"Wb%S  
  { qEE V&  
typedef Ret result_type; Ju# - >]  
} ; &iez{[O  
等等。。。 R e-4y5f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |BN^5m qP6  
)ui]vS:>  
template < typename Func > TF2'-"2Y  
struct func_return :hC+r=!I  
  { PCtf&U  
template < typename T > 'Y `or14E  
  struct result_1 %d3qMnYu  
  { o-c.D=~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t[ cHdI  
} ; +K{J* n  
"dQ02y  
template < typename T1, typename T2 > vL}e1V:  
  struct result_2 s,Azcqem  
  {  Jpm=V*P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <*oTVl4fS  
} ; U4M}E h8  
} ; 3RJsH :u8  
@Jr:+|v3B  
F!ZE4S_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \SKobO?qI  
=# 0f4z  
template < typename Func, typename aPicker > m9M#)<@*  
class binder_1 RzhAX I=  
  { 4j_\_:$w<  
Func fn; cao=O \Y7  
aPicker pk; K,j'!VQA4g  
public : F#=M$j_  
7 x#QkImQ  
template < typename T > JCFiKt9n  
  struct result_1 OGcq]ue  
  { \:y oS>G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *be"$ Q  
} ; YxowArV}uz  
h(C@IIO^;G  
template < typename T1, typename T2 > ]sLdz^E3D  
  struct result_2 }iIZA>eF  
  { ,i)wS1@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z>]P_E~`}  
} ; /:B2-4>Q!  
WIKSz {"=/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qBF6LhR  
u4x>gRz)  
template < typename T > FRhHp(0}5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZSvU1T8  
  { WA((>Daf]  
  return fn(pk(t)); X{Ij30Bmv  
} B_mT[)ut  
template < typename T1, typename T2 > C&HN#Q_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^|%u%UR  
  { ;vG%[f`K  
  return fn(pk(t1, t2)); P](/5KrK  
} 'pj*6t1~  
} ; YJGP8  
>=1Aa,_tc  
S ^]mF>xX8  
一目了然不是么? [>D5(O  
最后实现bind \AeM=K6q+D  
H S)$|m_  
XM f>B|  
template < typename Func, typename aPicker > |@5G\N-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IY hwFw 5O  
  { )=nB32~J"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4s9q Q8?  
} BdB9M8fM  
0SR[)ma  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h0] bIT{  
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。 k%R(Qga  
GXi)3I%  
十一. phoenix {>UT'fa-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L8J] X7  
9^7z"*@#  
for_each(v.begin(), v.end(), +w?-#M#  
( Th X6e  
do_ b#-=Dbe  
[ tIk$4)ZAl  
  cout << _1 <<   " , " iD.p KG  
] Z.`0  
.while_( -- _1), D+u\ORj  
cout << var( " \n " ) 87F]a3  
) z))rk vL%  
); ;6$W-W _  
0a9[}g1=#  
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: %%9T-+T  
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 h.\p+Qw.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XMzQ8|]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ymn@1BA8J  
1:RK~_E  
HQSFl=Q  
template < typename Cond, typename Actor > &oE'|^G  
class do_while {Y3:Y+2X3*  
  { XqGa]/;}  
Cond cd; ?69E_E  
Actor act; fZ(k"*\MZ  
public : e5D\m g)  
template < typename T > 3e>U(ES  
  struct result_1 y Ni3@f  
  { 7[0<,O6Q  
  typedef int result_type; 3lbGG42:  
} ; {N << JX  
P'<j<h6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kkJ8xyO  
"MD 6<H  
template < typename T > 0EasPbp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZENblh8fs  
  { K+d{R=s^  
  do 9I}Uh#]k<  
    { pq%inSY  
  act(t); >`|Wg@_  
  } RRro.r,  
  while (cd(t)); lR/Uboyy  
  return   0 ; VtMnLF Mw  
} R2Lq??XA=  
} ;  N!Xn)J  
P`S'F_IN  
I+`>e*:@W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &XW ~l>!+  
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。 gB>AYL%o=  
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。 ]bbP_n8  
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。 A"0Yn(awWu  
下面就是产生这个functor的类: 7q{yLcC"  
=>JA; ft  
-0I&dG-  
template < typename Actor > rHqP[[4B'  
class do_while_actor aiZZz1C   
  { 'Hgk$Im+  
Actor act; =BbXSwv'(  
public : :H#D4O8UiH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $GOF'  
flz7{W  
template < typename Cond > 1(Z+n,Hh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FbH@qHSH  
} ; =4L%A=]`  
` +)Bl%*  
e.Q'l/g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xZ* B}O{{H  
最后,是那个do_ /XNC^!z6Js  
vP_mS 4X  
|+Z-'k~Q  
class do_while_invoker LoSrXK~0~J  
  { Q'Uv5p"X  
public : QWWI  
template < typename Actor > vbtjPse  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rl2(DA{  
  { k^#*x2b  
  return do_while_actor < Actor > (act); $7-S\sDr  
} s7\Ee-x)s  
} do_; n?S)H=  
BAG#YZB  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a/rQ@c>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,#9i=gp  
最后来说说怎么处理break和continue #Fgybokm  
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。 ,Ww.W'#P  
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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