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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R&-W_v+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 LcQ\?]w`]  
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, $F /p8AraK  
Y GcY2p<  
!513rNO  
Wpg?%+Y  
  class filler Z?G 3d(YT  
  { wTJMq`sY_  
public : 9g^./k\8%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N#xM_Mpt  
} ; 9N3oVHc?  
.Q6{$Y%l  
ve_4@J)  
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: ht[TMdV  
,_X,V!  
!gA^$(=:"  
tg m{gR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y9(i}uTi  
^PCL^]W  
@v:ILby4-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9M-]~.O  
Z!5m'yZO  
J4R  
5SPl#*W  
二. 战前分析 =4%WOI  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Pq_ApUZa  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^ _#gIT\  
S+\Mt+o  
N[?4yV2s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B )3SiU  
  /* --------------------------------------------- */ ?;r7j V/`j  
vector < int *> vp( 10 ); |H|eH~.yg&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V'| g  
/* --------------------------------------------- */ B'#gs'fl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f@V{}&ZWp  
/* --------------------------------------------- */ ,:Y=,[n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =S?-=jPtg  
  /* --------------------------------------------- */ u BW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7E84@V[\  
/* --------------------------------------------- */ !nD[hI8P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); eC1c`@C:  
TlZlE^EE<  
@5nkI$>3z  
GmWQJYX\  
看了之后,我们可以思考一些问题: fqp7a1qQl  
1._1, _2是什么? #| e5  
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。 ]H@uuPT!  
2._1 = 1是在做什么? zYl+BM-j,6  
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。 Jv$2wH  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &^Q~G>A  
W SeRV?+T  
[}g5Z=l  
三. 动工 |Z)/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sT8kVN|Uv  
@RG3*3(  
T)?@E/VaS  
^ZZ@!Udy  
template < typename T > Z-r0 D  
class assignment 3n"&$q6  
  { q\b9e&2Y  
T value; vf'jz`Z  
public : (6_/n&mF  
assignment( const T & v) : value(v) {} |H I A[.q  
template < typename T2 > sg~/RSJ3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } SodW5v a  
} ; GTX&:5H\t  
)9P  
X!'Xx8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S6Xw+W02  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .6]cu{K(  
:=KGQ3V~eK  
-cS4B//IK8  
_!T$|,a  
  class holder .St h  
  { uX!y,a/"  
public : [&59n,R`  
template < typename T > m=b+V#4i(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const JQv ZTwSI  
  { '<j p.sZQ  
  return assignment < T > (t); ? 9M+fi  
} B,qZwc|  
} ; yD'h5)yu  
T</gWW  
cnO4N UDv  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: HCZ%DBU96  
iONql7S @  
  static holder _1;  y3$\ m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZI*A0_;L  
 Z~:lfCK`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); lP &%5y;  
而不用手动写一个函数对象。 Hw3 ES  
, 0ja_  
?~9X:~6\  
F>nrV  
四. 问题分析 3m9 E2R,  
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。 B}bNl 7 ~  
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。 }Qu 7o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :Gk~FRA|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |iThgq_\z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f\_Q+!^  
y(g Otg  
五. 问题1:一致性 -Q8`p  
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?| ))zaL2UP.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 un%"s:  
7E t(p'  
struct holder ?n~j2-[<  
  { 6@36 1f[  
  // ~H."{  
  template < typename T > 5q*~h4=r7  
T &   operator ()( const T & r) const N>iCb:_ T;  
  { D($UbT-v  
  return (T & )r; )W#g@V)>  
} p 5w g+K  
} ; 4& WzG nK  
_Xe< JJvq  
这样的话assignment也必须相应改动: ^W*)3;5  
5.;$9~d  
template < typename Left, typename Right > :jCaDhK  
class assignment JG$J,!.\  
  { vIv3rN=5vB  
Left l; rI$10R$+H  
Right r; /v<8x?=  
public : 2,`mNjHh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;hp; Rd  
template < typename T2 > 7hE=+V8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Jk{2!uP  
} ; 5Uz(Bi  
7guxkN#  
同时,holder的operator=也需要改动: &?pAt30K:  
bm|8Jbsb&  
template < typename T > qa#F}aGd  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^DJ U99  
  { T!$HVHh&,}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2?&ptN) `N  
} `84yGXLK  
&WS%sE{p_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 =i<(hgD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eu/Sp3@v  
G9%4d;uFT  
return l(rhs) = r; X:bgY  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 cE?J]5#^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yx4c+(J^8  
cV,URUD  
template < typename Tp > `_kRvpi  
class constant_t 5T*7HC[  
  { pm|]GkM  
  const Tp t; yIP IA%dJ  
public : an@Ue7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4\iQ%fb  
template < typename T > \|s/_35(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :a`m9s 4  
  { HRh".!lxy  
  return t; o$;x[US  
} B 8,{jwB  
} ; 4,8 =[  
j'cS_R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1NJ|%+I  
下面就可以修改holder的operator=了 'JVvL  
jeNEC&J  
template < typename T > Er`PYE J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const gE#,QOy  
  { =0|evC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); s6IuM )x  
} CQHlSV W  
uLht;-`{n  
同时也要修改assignment的operator() r 6<}S(  
$tJJ >"  
template < typename T2 > 2q bpjm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GW#Wy=(_  
现在代码看起来就很一致了。 L x&ZWF$  
2sH5<5G'  
六. 问题2:链式操作 .`9KB3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Mf"B!WU>]B  
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。 G@2M&0'  
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。  (w fZ!  
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。 =XB)sC%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e)8iPu ..  
bv0 %{u&  
template < typename T > 4)z](e$  
struct result_1 Q2uE_w`B  
  { V2X(f6v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7y3; F7V  
} ; *!kg@ _0K  
=T`-h"E~@  
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: * bK@A2`  
,# 6\:i  
template < typename T > * G4;  
struct   ref X"sN~Q.0  
  { TM;)[R@  
typedef T & reference; V8/o@I{U[  
} ; nEYJ?_55  
template < typename T > H?m2|.  
struct   ref < T &> z m%\L/BF  
  { k-/$8C  
typedef T & reference; uVocl,?.L  
} ; C}Q2UK-:  
g& Rk}/F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `y(3:##p  
n1|%xQBU@  
template < typename T > kW9STN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Fu$otMw%l  
  { A [JV*Dt  
  return l(t) = r(t); =/;(qy9.-R  
} Q\Eq(2p  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 @{G(.S  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9UZX+@[F  
()Z$j,2  
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 ]c D!~nJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l)Hu.1~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 RXDk8)^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 w,&RHQB  
最后的布局是: hI yfF  
                Add %k~=iDk@  
              /   \ iDA`pemmi&  
            Divide   5 \[BnAgsF  
            /   \ ?w+T_EH  
          _1     3 Hs9uDGWp  
似乎一切都解决了?不。 RB!g,u  
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。 sQkP@Y  
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。 !Kis,e  
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: DbDpdC;  
z'm;H{xf  
template < typename Right > 5BZ5Gl3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const d@<XR~);  
Right & rt) const Ok@5`?08  
  { A8?>V%b[Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z-:`{dns/  
} n~h%K7 c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @AwH?7(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。 Y 4U $?%j  
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。 AQ&;y&+QR  
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。 Pz?O_@Ln  
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 6d+RAx  
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? *\/UT  
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: B?]^}r  
c~V\,lcI  
template < class Action > ??F{Gli"C`  
class picker : public Action #KIHq2:.4  
  { yC -4wn*  
public : B\6\QQ;rUo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hE;  
  // all the operator overloaded 5 Z@Q ^  
} ; !@Ox%vK  
B`vV[w?  
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。 tNjrd}8s  
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@am'#<  
/N $T[  
template < typename Right > rO C~U85  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Dbgw )n*2  
  { (b(iL\B$D=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MKbW^:  
} \oi=fu=}*  
*+ 7#z;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @c/~qP4  
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。 pCq{F*;  
)XD_Yq@E  
template < typename T >   struct picker_maker y,aASy!Q  
  { /+rHy7(\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #pIb:/2a_  
} ; [mm5?23g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P6MT[  
  { Y!5-WX H  
typedef picker < T > result; $ZA71TzMV  
} ; yEH30zSt  
de"*<+  
下面总的结构就有了: d+_qBp  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 yJ^}uw  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 }{[F+|\>,e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 P%1s6fjU  
至此链式操作完美实现。 xHf l>C'  
noacnQ_I$  
JLjx4B\  
七. 问题3 sV-9 xh)i  
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。 LB>!%Vx  
NEX\+dtE~0  
template < typename T1, typename T2 > ]1klfp,`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hE>Mo$Q(  
  { |[*b[O 1W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B$fL);l-  
} -G{}8GM  
#{0c01JZ  
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: 6JJ%`Uojh  
SW bwD/SN  
template < typename T1, typename T2 > P? >p+dM  
struct result_2 =ahD'*R^A  
  { C\1Dy5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  3o z]  
} ; U5" C"+ 3  
/ JlUqC  
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? =|H/[",gg  
这个差事就留给了holder自己。 $} ~:x_[  
    |W?x6]~.R  
y$!~</=b  
template < int Order > Nl1&na)K}  
class holder; P! :D2zSH_  
template <> ^)X^Pcx  
class holder < 1 > *C$ W^u5h  
  { Oq[tgmf  
public : CYz]tv}g:  
template < typename T > =E{1QA0  
  struct result_1 v-OaH81&R  
  { "S1+mSW>  
  typedef T & result; @;pTQ 5 I  
} ; g,\<fY+ 4  
template < typename T1, typename T2 > m,'u_yK  
  struct result_2 Z x3m$.8  
  { p!173y,nL  
  typedef T1 & result; 9kTU|py  
} ; !}U&%2<69  
template < typename T > Fe8xOo6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3rs=EMz:w  
  { >*EcX3  
  return (T & )r; &Jq?tnNd  
} f.Jz]WXw,  
template < typename T1, typename T2 > ]@Q14   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8$S$*[-a  
  { _Nlx)YR  
  return (T1 & )r1; gzxLHPiw  
} ?k#-)inf)  
} ; =xg pr*   
DT;Hr4Z8^"  
template <> ^IY1^x  
class holder < 2 > ._#|h5  
  { p^NYJV  
public : Wo\NX05-?  
template < typename T > (C1]R41'  
  struct result_1 D[ny%9 :  
  { "J$vt`  
  typedef T & result; wtaeF+u-R-  
} ; 8MV=?  
template < typename T1, typename T2 > 'xhX\?mD  
  struct result_2 4k}u`8 a  
  { S&FMFXF@  
  typedef T2 & result; `O-$qT, _  
} ; @32JMS<  
template < typename T > nx8 4l7<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [26"?};"%  
  { LC2t,!RRl&  
  return (T & )r; ]hc.cj`\W&  
} 3}2'PC  
template < typename T1, typename T2 > .(`#q@73  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [T.kwQf4$  
  { D>PB|rS@  
  return (T2 & )r2; xrS;06$  
} 58{6kJ@  
} ; S+7>Y? B!  
?=-18@:.ss  
Od)]FvO  
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> >。 )Yy`$`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ohOze\T)=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Kb#py6  
* ix&"|h  
return l(i, j) = r(i, j); |s+y]3-_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) C&D!TR!K  
RKx" }<#+  
  return ( int & )i; YOd 0dKe  
  return ( int & )j; Yc&yv  
最后执行i = j; 9ssTG4Sa  
可见,参数被正确的选择了。 ">j}!n 8J  
<%B sb}h,  
"oz qfh  
^g"G1,[%w  
A7C+-N  
八. 中期总结 `a*[@a#  
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: +' QX`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ez@`&cJ7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ML9ZS @  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $~75/  
'D;v>r  
:dc>\kUIv  
#"|</*% >  
<}&n}|!  
IXDj;~GF  
九. 简化 AQw1,tGV  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 hQv~C4Wfrf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F2saGpGH  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: R%=u<O  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1k EXTs=,  
  +-*/&|^等 IVjH.BzH9  
2. 返回引用。 x* ?-KS|  
  =,各种复合赋值等 Rt}H.D #  
3. 返回固定类型。 w^6rgCl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bH%k)  
4. 原样返回。 b3N1SC:Wn  
  operator, SxI='z_S.f  
5. 返回解引用的类型。 -W38#_y/\  
  operator*(单目) %}elh79H*  
6. 返回地址。 e$u=>=jV]  
  operator&(单目) rVB,[4N  
7. 下表访问返回类型。 W2?6f:  
  operator[] JR] /\(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2~h! ouleY  
  operator<<和operator>> 1tw>C\  
roSdcQTeT  
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。 % put=I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |`B*\\1  
^lud2x$O^C  
template < typename Left > S:aAR*<6  
struct value_return w\ 4;5.$  
  { NCR 4n_  
template < typename T > 7Ko<,Kp2b  
  struct result_1 gG*]|>M JI  
  { f3El9[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VbyGr~t  
} ; +GqK$B(x7  
AqnDsr!  
template < typename T1, typename T2 > b&BkT%aA(G  
  struct result_2 ?y_W%og W  
  { \]uD"Jqv#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #}Y$+FtO  
} ; HqC 1Dkw  
} ; s\O4D*8  
jGy%O3/  
R-QSv$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V{4=, Ax  
I8~ .Vu2  
下面我们来剥离functor中的operator() g^ .g9"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @`t#Bi9  
a@4 Z x  
return l(t) op r(t) p)2 !_0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >n3w'b  
return op l(t) uy'm2  
return op l(t1, t2) qw?#~"Ca.  
return l(t) op u-qwG/$E  
return l(t1, t2) op :x88  
return l(t)[r(t)]  t~_vzG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ggn C #$  
>1uo5,wrF  
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: 9bu}@#4*  
单目: return f(l(t), r(t)); K ?uH Am  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jEU`ko_  
双目: return f(l(t)); q9+`pj  
return f(l(t1, t2)); X% JQ_Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 3<F\ 5|  
.Z?@;2<l  
struct meta_divide T<XGG_NOl  
  { 8k[=$Ro  
template < typename T1, typename T2 > 8[v9|r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y950Q%B]  
  { GO&~)Vh&7  
  return t1 / t2; .kwz$b+h  
} fL$U%I3  
} ; ={g.Fn(_  
t"# .I?S0  
这个工作可以让宏来做: <9f;\+zA  
[Ey[A|g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r7|_Fm Qf  
template < typename T1, typename T2 > \ skaPC#u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; fGdT2}gd  
以后可以直接用 mv1g2f+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JJC Y M  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xD.Uh}:J  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2><=U7~  
/6fa 7;  
2bv/ -^  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 R;d)I^@  
0+3_CS++r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  >;qAj!'  
class unary_op : public Rettype = 1ltX+   
  { }^Ymg7wA  
    Left l; /FJ.W<hw  
public : :<}1as! eo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LOO<)XFJ  
 {^8->V  
template < typename T > WR|n>i@m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bv:M zYS  
      { zjE|UK{  
      return FuncType::execute(l(t)); v 79k{<Ln  
    } S[zETRSG  
2 .p?gRO  
    template < typename T1, typename T2 > n3z]&J5fr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z-U-n/6I  
      { WMi$ATq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >PbB /->  
    } ~SzHIVj:6  
} ; 2K:Rrn/cR  
[[XbKg`"?  
hnYL<<AA  
同样还可以申明一个binary_op XfZ^,' z  
OUtXu7E$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D`4>Wh/H  
class binary_op : public Rettype D`9a"o  
  { (_0r'{`  
    Left l; e'l@M$^  
Right r; ZbAg^2  
public : (/i?Fd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?+P D?c7  
0PP5qeqN2n  
template < typename T > H@uDP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -prc+G,qyp  
      { j+eto'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); GbB :K2  
    } vk><S|[n  
Mn<#rBE B  
    template < typename T1, typename T2 > e+~Q58oD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L,\wB7t  
      { b[/uSwvi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p)e?0m26  
    } .P:mY C  
} ; w<|Qezi3 w  
Z1dLC'/b]  
Spm0DqqR?  
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 }!_ofe  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wZnv*t_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Wm^RfxgN/  
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{T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,9.-A-Yw  
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。。。 }7HR<%< 7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qdNt2SO  
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) ISDeLUihY  
下面是修改过的unary_op +1pY^#A  
dX;Q\  ]"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7=@3cw H  
class unary_op Ri<'apl  
  { eEmuE H@X  
Left l; JwNB)e D  
  ^q}cy1"j"  
public : zgn~UC6&  
oMeIXb)z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Oz1S*<]=,~  
b haYbiX?  
template < typename T > U6xs'0  
  struct result_1 f&2f8@  
  { eqQ=HT7J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *=b36M   
} ; |aX1PC)o_  
U9t-(`[j?  
template < typename T1, typename T2 > I&JjyR  
  struct result_2 &UxI62[k  
  { H"vkp~u]I  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :vXlni7N[M  
} ; cCB YM  
7 (kC|q\4M  
template < typename T1, typename T2 > a d#4W0@S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oe)B.{;Ph  
  { p*C|kEqk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;7*R;/  
} G?dxLRy.do  
nXJG4$G  
template < typename T > I3hN7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cVf}8qf)  
  { n\w2e_g;N  
  return OpClass::execute(lt(t)); YwaWhBCIF  
} i$gH{wn\`  
:G[6c5j|V  
} ; RlUX][)  
M" vd /F V  
J^gElp  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug v[XTH 2  
好啦,现在才真正完美了。 _eZ*_H,\  
现在在picker里面就可以这么添加了: fq<JX5DER  
s ;2ih)[  
template < typename Right > BI|YaZa+p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :lE_hY  
  { |w+N(wcJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q4h6K 7  
} fP8iz `n  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 BN%;AQV  
[Ol~}@gV  
M]7>Ar'zsG  
%U?1Gf e  
G7N Rpr  
十. bind q+{$"s9v  
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。 .C\##   
先来分析一下一段例子 A +41JMH  
o"j$*o=  
{,+MaH  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B1i&HoGbz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "?v{?,@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _?oofE:{  
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。 Z/G?w D|B  
我们来写个简单的。 Wy.^1M/n>~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @(W{_mw  
对于函数对象类的版本: > e"vP W*[  
gT{WH67u  
template < typename Func > W )jtTC7  
struct functor_trait ),(HCzK`  
  { m <'&`B;  
typedef typename Func::result_type result_type; <`?V:};Q  
} ; qAW?\*n5N  
对于无参数函数的版本: TD-o-*mO  
v}sk %f  
template < typename Ret > 2(i| n=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sd&^lpH  
  { $5\+Q W  
typedef Ret result_type; EE5mVC&  
} ; vHXCT?FuG  
对于单参数函数的版本: 8/s?Gz  
3eERY[  
template < typename Ret, typename V1 > pD17r}%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6wq>&P5  
  { .R]DT5  
typedef Ret result_type; g\]~H%2 ,  
} ; Vrn+"2pdJ  
对于双参数函数的版本: ib-H jJ8  
@! {Y9k2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e+<'=_x {  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .]YTS  
  { 7q(A&  
typedef Ret result_type; a.2Xl}2o5  
} ; $pJw p{kN  
等等。。。 t.Yf8Gy  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (v}4,'dS  
x@3" SiC  
template < typename Func > p(!d,YSE  
struct func_return z\`tn z7>$  
  { \:4SN&I~  
template < typename T > D{rM  
  struct result_1 } 89-U  
  { bm poptfL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X]}:WGFM  
} ; &embAqW:  
k}] M`ad  
template < typename T1, typename T2 > 9Cz|?71  
  struct result_2 $.x,[R aN  
  { ^Lv )){t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; apgR[=Oy  
} ; ]j0/.pG  
} ; ] @:x<>  
=2@ V}  
k~*%Z!V}C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .Ta(v3om%  
)&j@={0  
template < typename Func, typename aPicker > #%g>^i={ky  
class binder_1 G%ZP `  
  { UM<!bNz`  
Func fn; 8j)*T9  
aPicker pk; _< KUa\  
public : =&F~GC Z>  
RPdFLC/  
template < typename T > K\FLA_J  
  struct result_1 3 sD|R{  
  { 1:!H`*DU&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *yv@B!r  
} ; Bo$dIn2_  
rK\9#[?x  
template < typename T1, typename T2 > F+ %l= fs  
  struct result_2 ERy=lP~gV  
  { C55Av%-=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tl; b~k  
} ; 20# V?hX3  
erh ez  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @`qB[<t8:<  
d ehK#8  
template < typename T > h[mJ=LIrg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (K_{a+$[  
  { {1gT{2/~@  
  return fn(pk(t)); t.#ara{  
} ^YJ%^P  
template < typename T1, typename T2 > U;j\FE^+>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~+C)0Yn  
  { Y?$  
  return fn(pk(t1, t2)); 'Y.6sB  
} m(D+!I9  
} ; Y]tbwOle  
1|m%xX,[  
pp{ 2[>  
一目了然不是么? 3l"8_zLP  
最后实现bind ;W]9DBAB  
3W%j^nM  
s (K SN/  
template < typename Func, typename aPicker > bz}-[W+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v-BQ>-&s  
  { %>$Pu y\U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *`8JJs0g  
} loC~wm%Ql  
D^gS.X^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [X91nUz#  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 wh)F&@6 R!  
[r!f&R  
十一. phoenix ia(`3r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :a^/&LbLm  
q}!h(-y}5n  
for_each(v.begin(), v.end(), 80ox$U  
( ,Ha<lU2K  
do_ U(LLIyZv  
[ +~~2OUL  
  cout << _1 <<   " , " 0HUylnXf0  
] yO}5.  
.while_( -- _1), lu8*+.V  
cout << var( " \n " ) C T\@>!'f  
) 7WwE] ^M  
); b;%t*?t  
lh[?`+A  
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: Z #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 Y2;2Exp^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T];dFv-GT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]x{.qTtw  
r?IBmatK/  
0zE@?.  
template < typename Cond, typename Actor > k(M:#oA!  
class do_while QZtQogNy#  
  { rOz1tY)l0d  
Cond cd; 4v`IAR?&K;  
Actor act; . !Pg)|  
public : #?V rt,n  
template < typename T > E7M_R/7@y  
  struct result_1 >,E^ R`y  
  { Nk<^ Qv  
  typedef int result_type; 4"_`Mu_%  
} ; aZ+><1TD  
zg H(/@P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U`lK'..  
2:_6nWl  
template < typename T > =#v? }JG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mBE&>}G<  
  { P#,;)HF  
  do *yaS^k\  
    { :W5W @8Y  
  act(t); (0B?OkQ  
  } DzQ  
  while (cd(t)); l#`G4Vf  
  return   0 ; #f YB4.i~  
} tc<uS%XT4^  
} ; 6pSi-FH  
N0.|Mb"?t  
4l+!Z,b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R(`:~@ 3\6  
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。 ;AE-=/<  
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。 4(|yl^w  
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。 nYFrp)DLK  
下面就是产生这个functor的类: wD=]U@t`,  
Ml7 (<J  
BHf$ %?3z,  
template < typename Actor > d&[RfZ`  
class do_while_actor ]%)<9 ]}  
  { Qr9;CVW  
Actor act; ?oFd%|I  
public : 6,a H[ >W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} * <\K-NSL  
Xv|=RNz  
template < typename Cond > @phVfP"M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \ l#eW x  
} ; 5&V=$]t  
ocFk#FW  
z -!w/Bv@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3f] ;y<Km  
最后,是那个do_ pK@=]K~l0  
0z8?6~M;<  
Jsysk $R  
class do_while_invoker  L23}{P  
  { \gk.[={^P  
public : -}9^$}PR  
template < typename Actor > *y!O\-\S#>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const })H d]a  
  { !: ^q_q4  
  return do_while_actor < Actor > (act); %'yrIR  
} 4P&2Z0  
} do_; "FWx;65CR  
Y @p<f5[c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p 1'l D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l!F$V;R  
最后来说说怎么处理break和continue BVw2skOT  
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。 RZzHlZ  
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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