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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N';lc:Ah~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 MzG.Qh'z  
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, <|iU+.j\  
O=/Tx2i;  
F o6U "  
}D O#{@af  
  class filler -~k2Gy;E  
  { i=T/}c)  
public : Y<XDR:]A,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3!L)7Z/  
} ; 'c D"ZVm1  
8<xy *=%  
ffVYlNQ7L  
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: 3R><AFMY?  
(" %yV_R  
! N p  
oH0\6:S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )%7A. UO)  
enj2xye%Y  
%9.KH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ez>@'yhK  
RT>3\qhZ  
!@X#{  
o_n.,=/cZ  
二. 战前分析 KWo)}m*6  
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。 ?`>yl4  
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 w[ngkLEA  
5;l_-0=  
@C2<AmY9q*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e1-=|!U7#  
  /* --------------------------------------------- */ y=Hl~ev`9  
vector < int *> vp( 10 ); ($TxVFNT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z6qC6Ck|  
/* --------------------------------------------- */ 2H#vA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L"a#Uu8  
/* --------------------------------------------- */ 4o8!p\a  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8] *{ i  
  /* --------------------------------------------- */ ? 6l::M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :jPAA`,  
/* --------------------------------------------- */ T9^i#8-^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); N\?iU8w=  
Y>+D\|%Q  
c#DTL/8"DO  
)".gjW8{#L  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4\?B ,!  
1._1, _2是什么? o%.cQo=v*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Ow I?(ruL'  
2._1 = 1是在做什么? 9[! Hz)|X  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ".u?-xcbJ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 khfE<<$=  
f2=s{0SX0  
M: 6 cma5  
三. 动工 L!Ro`6|7;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D-.>Dw:  
@'<|B. f  
82vx:*Ip!}  
UgP5^3F2  
template < typename T > /d4xHt5a  
class assignment P<hqr;  
  { -~q]0>  
T value; o\#C] pp  
public : R&QT  'i  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8/CGg_C1  
template < typename T2 > 9(_/jU4mc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f`%k@\  
} ; sw1XN?O  
K^S#?T|[9  
k[p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F-Ea85/K@4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;H^!yj5H  
+*dJddz   
wmIq{CXx,  
 xOT3>$  
  class holder +Il=gL1  
  { (Gc5l MiX3  
public : 5?O"N  
template < typename T > =pNkS1ey  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r\] WDX!`  
  { `y\:3bQ4  
  return assignment < T > (t); 4u&doSXR  
} 4aRYz\yT=  
} ; BhKxI  
TuU.yvkU  
c(jA"K[|b  
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: D fb&/ }  
"_`~9qDy  
  static holder _1; f t7wMi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =p"0G%+%  
^c5(MR7LD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {^qc`oF  
而不用手动写一个函数对象。 Eq?o /'e  
fTeo,N  
)Mok$  
Q,$x6YwE  
四. 问题分析 (xTHin$  
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。 $Z j.  
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。 EPI*~=Z.U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MS b{ve_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =Yfs=+O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v=4TU \b%  
n)0{mDf%  
五. 问题1:一致性 )fa  
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?| Ort\J~ O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 + $-a:zx`l  
| @YN\g K;  
struct holder *M*k-Z':.*  
  { ^j` vk  
  // k@2gw]y"  
  template < typename T > I#0.72:[  
T &   operator ()( const T & r) const Z-Uq89[HZ  
  { GgtL./m  
  return (T & )r; zQ [mO  
} +k>v^sz  
} ;  84{<]y  
N 8OPeY  
这样的话assignment也必须相应改动: UY+~xzm  
8,R]R=  
template < typename Left, typename Right > *w _j;  
class assignment _)|!.r&)63  
  { Y PM>FDxDB  
Left l; TKE)NIa  
Right r; IV *}w"r  
public : p+t8*lkq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Zy#r<j]T  
template < typename T2 > ]-6 G'i?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Li'T{0)1)  
} ; <.<Nw6  
>GcFk&x  
同时,holder的operator=也需要改动: x6,RW],FGR  
1w5nBVC*$V  
template < typename T > Ip4~qGJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LP\ Qwj{  
  { T/3UF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;?&;I!  
} BoXCc"q[  
%*uqtw8  
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。 \)v.dQ!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v!x[1[  
-or9!:8  
return l(rhs) = r; ,&k 5Qq  
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。 wOsr#t7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [9L(4F20  
?>&8,p17  
template < typename Tp > @|^C h+%@  
class constant_t J7xZo=@k  
  { BgRiJFa.d[  
  const Tp t; ''6"Xi|5  
public : +vuW 9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yT>T Vq/e  
template < typename T > ;?cUF78#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Txxc-$z  
  { :G-1VtE n  
  return t; JdAjKN  
} )SQ g  
} ; E|6|m8  
ge` J>2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZN?(lt)u9  
下面就可以修改holder的operator=了 vQ h'C.  
%>bwpN  
template < typename T > xXbW6aI"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const QQw^c1@  
  { vi2xonq^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =SdWU}xn2  
} XyIw5 9  
A(uN=r@O  
同时也要修改assignment的operator() *qqFIp^  
NubD2  
template < typename T2 >  :DD4BY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *dTw$T#  
现在代码看起来就很一致了。 {tMD*?C[6  
OY)x Kca  
六. 问题2:链式操作 CV6H~t'1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6nwO:?1o9  
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。 md_Ld /  
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。 J@5 OZFMZ  
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。 K%g\\uo   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OlK2<<  
lojn8uL  
template < typename T > {kzM*!g  
struct result_1 V^ :\/EU  
  { H^s SHj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \uaJw\EZ  
} ; lN&GfPP6  
zEGwQp<  
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: iaC$K@a{  
q8D1MEBL`  
template < typename T > '-x%?Ll  
struct   ref @!S$gTz  
  { EAI[J&c  
typedef T & reference; +2g3%c0}  
} ; zPXd]jIwV  
template < typename T > :JS} (  
struct   ref < T &> *vb)d0}P  
  { (UM+?]Qwy  
typedef T & reference; pr?/rXw  
} ; f6#H@ X  
p<jr&zVEc>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UOu&sg*o2B  
'71btd1  
template < typename T > n5 i}J/Sa2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k8ck#%#}Wu  
  { 0 QpWt  
  return l(t) = r(t); E% 'DIs  
} yx-"YV}5  
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。 -"<f(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V1fPH;  
HfF$>Z'kM  
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 !d^`YEfE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~!;3W!@(E  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Nt'5}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zk]~cG5dT/  
最后的布局是: K?>&Mr  
                Add 7[)(;-  
              /   \ U}7[8&k1  
            Divide   5 f[RnL#*xJU  
            /   \ t0q@] 0B5  
          _1     3 7^L&YV W  
似乎一切都解决了?不。 S]N4o'K}q  
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。 Wama>dy%  
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。 \5Jv;gc\\  
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: p .HA `R>  
`#ztp)&  
template < typename Right > ~IXfID!8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jt3SA [cy  
Right & rt) const j{=%~  
  { 2S;zze7)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p5KNqqZZ  
} U]acm\^Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z Kvh]  
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。 #cs!`Ngb+  
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。 N_<n$3P\?f  
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。 >O _  
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。 X]!@xlwF\  
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? 8vo} .JIl  
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: erqB/C  
UOwNcY  
template < class Action > |`nVr>QF&  
class picker : public Action h2>0#Vp3j  
  { ]Oy<zU  
public : -O5m@rwt<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KkY22_{ac  
  // all the operator overloaded eBB D9 SI  
} ; mm8O  
{ SfU!  
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。 `g=~u{ 0  
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: *pMA V [^  
#5D+XBT  
template < typename Right > DkIF vsLK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9E^p i LA  
  { Ba6xkEd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UU/|s>F  
} 2?j1~]DvZ  
,3j7Y5v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BP6Shc|C  
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。 wOOPWwk  
|>4{4  
template < typename T >   struct picker_maker \K6J{;#L  
  { p!ErH]lH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s__g*%@B b  
} ; rx/6x(3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;qMlGXW*q  
  { V'.|IuN  
typedef picker < T > result; pB./L&h  
} ; i`qh|w/b_  
`2PT 8UM  
下面总的结构就有了: 9o`3g@6z  
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。 7 SZR#L  
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。 : +Kesa:E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0h#M)Ft  
至此链式操作完美实现。 TE~@Bl;{?c  
jq)|Uq'6  
w.f [)  
七. 问题3 t3G'x1  
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。 \4k*Zk  
wNZ7(W.U  
template < typename T1, typename T2 > i"xDQ$0G6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %a `dO EO  
  { k:Q<Uanc[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 3:Wr)>l}#  
} Xdt+ \}\  
K }BX6dA  
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: w C"%b#(}  
S41>VbtEp  
template < typename T1, typename T2 > S<~nk-xr*h  
struct result_2 k6BgY|0gC  
  { R`q!~8u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Oe`t!&v  
} ; d}_c (  
qS al~  
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? )v~]lk,o  
这个差事就留给了holder自己。 -e>)yM `i  
    Z"Oa5V6[A  
Vm.@qO*=  
template < int Order > Y=Qf!Cq]  
class holder; W<"\hQI  
template <> =L%3q<]p  
class holder < 1 > [<QWTMjR  
  { 'Aj>+H<B  
public : 99K+7G\{  
template < typename T > N&=2 /  
  struct result_1 |U $-d^ZJ  
  { ]?{lQ0vw'w  
  typedef T & result; TzGm562o%  
} ; U.OX*-Cd  
template < typename T1, typename T2 > +`-a*U94  
  struct result_2 /MH@>C _  
  { Z"X*FzFo  
  typedef T1 & result; 8 -A7  
} ; VsEAo  
template < typename T > bl_WN|SQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^ {f ^WL=  
  { VhgEG(Ud  
  return (T & )r; WmUW i{  
} A#&qoZ(C  
template < typename T1, typename T2 > Ir #V2]$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const zD<9A6AB  
  { `g N68:B  
  return (T1 & )r1; N1~$ +  
} "|`9{/]  
} ; _`>7 Q) ,7  
rJp6d :M  
template <> /g'-*:a  
class holder < 2 > RI3{>|*  
  { vp-7>Wj  
public : #%b()I_([  
template < typename T > }c ;um  
  struct result_1 IQe[ CcM  
  { v qMk)htIz  
  typedef T & result; 8p{  
} ; k^c=y<I  
template < typename T1, typename T2 > NqE7[wH  
  struct result_2 K/v-P <g  
  { OB^?cA>  
  typedef T2 & result; UMQW#$~C{g  
} ; 5'Jh2r  
template < typename T > T,2Dr;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Pl& `&N;  
  { oV>AFs6  
  return (T & )r; zy6(S_j  
} a<jE 25t  
template < typename T1, typename T2 > |#:dC #  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (Zg'pSs)  
  { y6jmn1K  
  return (T2 & )r2; gzCMJ<3!D  
} c_$&Uii  
} ; p[F=LP  
^.kAZSgO  
ZQ-`l:G  
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> >。 qbq<O %g=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: VfqY_NmgC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0gD59N'C  
K6*UFO4}i  
return l(i, j) = r(i, j); vq:OH H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) i2a"J&,6O  
[Pwo,L,)  
  return ( int & )i; |z.GSI_!)  
  return ( int & )j; bL],KW;Q  
最后执行i = j; s/vOxGc  
可见,参数被正确的选择了。 X#I`(iHY  
m2q;^o:J  
o/ g+Z  
D4O5@KfL  
%iL@:'?K  
八. 中期总结 roj04|  
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: gq_7_Y/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R5&$h$[/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^Z4q1i)JO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l3?,gd.-  
Rk jKIa  
:Mu8W_  
&Dg)"Xji  
u4,X.3V]A  
1;kG[z=A  
九. 简化 &#PBww  
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。 pY!dG-;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |8qK%n f}  
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: M|5]#2J_2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "K+N f  
  +-*/&|^等 vgA!?P3  
2. 返回引用。 fZV8 o$V  
  =,各种复合赋值等 r;on0wm&B  
3. 返回固定类型。 A6UdWK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a}qse5Fr  
4. 原样返回。 M`+e'vdw  
  operator, k CW!m  
5. 返回解引用的类型。 56=K@$L {F  
  operator*(单目) Uq]EJu  
6. 返回地址。 kV:FJx0xP  
  operator&(单目) yEpN,A  
7. 下表访问返回类型。 $mI:Im`s  
  operator[] ZA_zKJ[[7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nze1]3`  
  operator<<和operator>> g"!#]LLe  
3aE[F f[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ^M(`/1:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R2Rstk  
ICl_ eb  
template < typename Left > n:*_uc^C  
struct value_return vJj:9KcP>h  
  { b y|?g8  
template < typename T > 9 yW ~79n  
  struct result_1 p17|ld`  
  { %%+mWz a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8>VI$   
} ; )`s;~_ZZ  
uH ny ]  
template < typename T1, typename T2 > !M]%8NTt2  
  struct result_2 :,%J6Zh?  
  { pqH( Tbjq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q@e*$<3  
} ; /nY).lSH  
} ; e>,9]{N+$  
9QOr,~~s  
iFnOl*TC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YV1a 3  
gY>;|),  
下面我们来剥离functor中的operator() 65waq~#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: uP(B<NfL:'  
T@Ss&eGT2  
return l(t) op r(t) VA=#0w  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M2;%1^  
return op l(t) Esz1uty  
return op l(t1, t2) Q3BLL` W~  
return l(t) op 9QC"Od9H  
return l(t1, t2) op Y/^[qD  
return l(t)[r(t)] |.Nr.4Yp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RP~vB#}  
$^vp'^uW>  
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: `i t+D  
单目: return f(l(t), r(t)); Q/QQ:t<XUi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;# R3k  
双目: return f(l(t)); nIV.9#~&  
return f(l(t1, t2)); h9<mThvgn  
下面就是f的实现,以operator/为例 nszpG1U:  
.K|P&  
struct meta_divide BN\fv,  
  { i>tW|N  
template < typename T1, typename T2 > `z3|M#r\;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $ DDSN  
  { } g3HoFC  
  return t1 / t2; QmH/yy3.%  
} qE#&)  
} ; qPXANx<^  
&*(n<5 wt  
这个工作可以让宏来做: 2I]]WBW#:  
rV8(ia  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :u >W&D  
template < typename T1, typename T2 > \ 9Eq^B9(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m\*&2Na  
以后可以直接用 ~:/%/-^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  ``(}4 a  
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 8qFUYZtY  
(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。。。) 69[V <1  
-O~C m}e  
Yl)eh(\&J  
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 ERp:EZ'  
%rM-"6Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lnC !g  
class unary_op : public Rettype }yx=(+jP  
  { /e.FY9  
    Left l; ur/Oc24i1n  
public : 3E<aiGU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y\F`B0#$  
O%YjWb  
template < typename T > @D fkGm[%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; @ 7  
      { VFilF<jvu  
      return FuncType::execute(l(t)); PU^[HC*K  
    } W:VW_3  
n\Z^K  
    template < typename T1, typename T2 > W$z#ssr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =gW"#ZjL){  
      { yD"]{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _, \y2&KT  
    } Q<RT12|`  
} ; 8s QQK.N(  
**T:eI+  
`xISkW4%  
同样还可以申明一个binary_op 2-8YSHlh  
!(W[!%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }Q`/K;yq  
class binary_op : public Rettype pGY [f@_x-  
  {  Y[f,ia  
    Left l; b%3Q$wIJ6  
Right r; W:`5nj]H9  
public : ?@_v,,|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rumAo'T/%  
>:.w7LQy/  
template < typename T > rU; g0'4e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P7}t lHX  
      { lP}od  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8BHL  
    } /t$rX3A  
utq.r_  
    template < typename T1, typename T2 > qzz[y#q(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #t=[w  
      { +7Sf8tg\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B1y<.1k  
    } &@=u+)^-{  
} ; `ajx hp  
h^['rmd  
;rNd701p"  
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 ` !zQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <Cu'!h_nL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;JAK[o8i  
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。 i B%XBR  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {GUb'J  
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。。。 {VBR/M(q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U!x0,sr  
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) 63.( j P1;  
下面是修改过的unary_op grGhN q  
`f%&<,i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > A)OdQFet(  
class unary_op F\;2 i:(  
  { xy2\'kS`G  
Left l; {V.Wk  
  Z/xV\Ggx  
public : MO[c0n%  
lrCm9Oy  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (gLea  
XxhsPFv  
template < typename T > b([:,T7  
  struct result_1 3b#L17D3_  
  { j0AwL7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }|AX_=a  
} ; L?C\Q^0"`G  
!syU]Yk  
template < typename T1, typename T2 > a/#+92C  
  struct result_2 NK8<= n%"  
  { jz|VF,l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Cm^Yl p  
} ; 2>g^4(  
]Fxku<z7|  
template < typename T1, typename T2 > HHZ`%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -48`#"xy  
  {  Kr S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); YmOldR9v(  
} E\ tL   
Z?-;.G*  
template < typename T > wqcDAO (  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Ux[,]G K  
  { '[%jjUU  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?qy*s3 j'M  
} [@ILc*2O  
ebzzzmwo  
} ;  1y 7y0V  
X|,["Az 8  
Pv~:gP  
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 )5U !>,fT  
好啦,现在才真正完美了。 L"4]Tm>zq  
现在在picker里面就可以这么添加了: x9h?e`  
;r3}g"D@  
template < typename Right > )Q~C4C-j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xF&6e&nv  
  { ]}.0el{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VXA[ TIqp  
} ~)_K"h.DY  
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。 2.ew^D#  
AH|Y<\  
P`tyBe#=  
2R\+}  
7"#f!.E  
十. bind lVP |W:~K  
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。 &m'?*O |  
先来分析一下一段例子 D'<$ g  
Cpe#[mE  
+N7"EROc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} w\Iqzpikr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vf[&7n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \Y+")  
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。 dIvy!d2l  
我们来写个简单的。 RJ@\W=aZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JwB"\&'1ZS  
对于函数对象类的版本: cu)U7  
-A}zJBcR  
template < typename Func > "w9`cz9a~J  
struct functor_trait l~NEGb  
  { z" EWj73  
typedef typename Func::result_type result_type; 5\xr?`VZ  
} ; H$Kw=kMw  
对于无参数函数的版本: C!5I?z&  
&~'S)Nun  
template < typename Ret > [z2eCH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S!`:E  
  { VNO'="U  
typedef Ret result_type; \X5 3|Y;=  
} ; ';Nu&D#Ph  
对于单参数函数的版本: St+ "ih%  
:G#KB'  
template < typename Ret, typename V1 > ?,>5[Ha^?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8TW5(fl  
  { "oe!M'aj`1  
typedef Ret result_type; @7%.7LK  
} ; i-]U+m*  
对于双参数函数的版本: \ADLMj`F|  
L:pUvcAc?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O>%$q8x@i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ; h85=l<8u  
  { tvGlp)?.  
typedef Ret result_type; []gRfM]$&  
} ; 2QL?]Vo  
等等。。。 \sITwPA[z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dZDK7UL  
85D? dgV  
template < typename Func > ^&MK42,\  
struct func_return >Mw'eQ0(y  
  { }vY.EEy!  
template < typename T > t!:)L+$3  
  struct result_1 4gb'7'  
  { o<rsAe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nE$ f  
} ; j;+["mi  
XhN{S]Wn  
template < typename T1, typename T2 > </=3g>9Z  
  struct result_2 ^KbL ,T  
  { v%nP*i9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tDt :^Bc  
} ; <h@]Ri  
} ; ^Q\XGl  
qe%V#c  
bb1  f/C%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #q;z8 @  
|z*>ixK  
template < typename Func, typename aPicker > 3ev -Iqz  
class binder_1 +`Pmq} ey  
  { W-m"@<Z  
Func fn; E30Z`$cz:  
aPicker pk; iD714+N(  
public : `XgFga)  
B`1kGEx .  
template < typename T > ?-,6<K1  
  struct result_1 j^nu|  
  { \c% g M1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9@'4P  
} ; hl]S'yr  
!}t-j3bCs  
template < typename T1, typename T2 > V%51k{  
  struct result_2 r]T0+oQ>  
  { T,OS0;7O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !^?qU;|  
} ; RG1\=J$:E  
X!c?CL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w.^yP7:  
+?AW>&68y  
template < typename T > ,Xtj;@~-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ao"C<.gUYP  
  { R6P\T\~E  
  return fn(pk(t)); QC7k~I8  
} c\K<sM{  
template < typename T1, typename T2 > $>r5>6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :)4*^a/lC  
  { U&W"Ea=R/  
  return fn(pk(t1, t2)); `0@z"D5c  
} YPEnNt+  
} ; mNDuwDd$S  
no&-YktP}  
YtYy zX5u7  
一目了然不是么? P=gJAE5  
最后实现bind _ZyT3P&  
u"Y]P*[k  
Nfaf;;J}  
template < typename Func, typename aPicker > [K:29N9~4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  =:~(m  
  { N|Habua<Xw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DFy1 bg  
} !_x*m@/  
m\-PU z&C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s)w9%  
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。 X<euD9?  
mb{q(WEPP  
十一. phoenix YgimJsm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~ffwLgu!  
Mudrg[@ `  
for_each(v.begin(), v.end(), JA6";fl;  
( :<utq|#s  
do_ IU9, (E  
[ "+h/-2rA  
  cout << _1 <<   " , " 1~Mn'O%  
] y6%<zhs  
.while_( -- _1), #PFO]j!_b  
cout << var( " \n " ) D^?_"wjW  
) 8xTix1u0  
); vYnftJK&  
mi^hvks<  
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: S^j,f'2  
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 rQj~[Y.c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PGX+p+wB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Y /lN@  
fM ^<+o@  
'5rU e\k  
template < typename Cond, typename Actor > 7'eh)[T  
class do_while u-.L^!k  
  { '[f Zt#  
Cond cd; ~L'nz quF  
Actor act; (("OYj  
public : ZqK]jT6V/X  
template < typename T > % rcFT_  
  struct result_1 jBRPR R0  
  { 1X&B:_  
  typedef int result_type; lRND  
} ; r/PKrw sC  
!G+u j(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :-Wv>V\t  
8&.-]{Z  
template < typename T > Pfan7fq+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d+5:Qrr  
  { zH=hI Vc  
  do Dl A Z"C  
    { #ZTLrq5b  
  act(t); _]o5R7[MQ  
  } rBfg*r`)  
  while (cd(t)); GAp!nix6h  
  return   0 ; LdEE+"Jw  
} #U@| J}a  
} ; t?3BCm$Mi  
VGZ6  
qd(hQsfqYU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |M E{gy`5  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 w1i?# !|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )eR$:uO  
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。 x)R0F\_  
下面就是产生这个functor的类: ?v.Gn9Z&  
woau'7}XOu  
9p*-?kPb  
template < typename Actor > xR}of"  
class do_while_actor K)5;2lN,  
  { v}P!HczmMP  
Actor act; 5;Ia$lm=y  
public : %6i=lyH-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !nzGH*td  
K7RKF$Z\  
template < typename Cond > oAz<G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x'i0KF   
} ; #LWg"i  
TzrW   
sX'nn   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *#h;c1aP  
最后,是那个do_ 3 Gd|YRtk  
(\& 62B1  
%wW'!p-<  
class do_while_invoker >'Hx1;  
  { |yv]Y/ =  
public : c&e0OV\m  
template < typename Actor > ^Y 7U1I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ,8VXA +'_  
  { r*Z_+a8  
  return do_while_actor < Actor > (act); [YE?OQ7#  
} FL&dv  
} do_; TQ-KkH}y  
jL_5]pzJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? a8QfkOe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G_(ct5:_"!  
最后来说说怎么处理break和continue @C_ =*  
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。 :8]6#c6`74  
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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