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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u/k#b2BqL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }F@`A?k  
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, ;2bG-v'4vO  
eo,m ^&  
44S<(Re  
M,mj{OY~x  
  class filler g]d@X_ &D  
  { Y`c\{&M6  
public : =0m[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o_={xrmIA  
} ; i?mDR$X:  
6!+"7r6  
nY(jN D  
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: '6K WobXm  
na/t=<{  
$`]<4I9d  
=Ybbh`$<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |w\D6d]o  
) Oa"B;\j  
?(ks=rRK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CZ1 tqAk-  
u wf3  
d~28!E+  
GO`X KE  
二. 战前分析 #%+IU  
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。 9]hc{\  
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 #H5*]"w6I  
c) 1m4SB@  
! 4i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yqCy`TK8  
  /* --------------------------------------------- */ #7'ww*+  
vector < int *> vp( 10 ); W+1V&a}E  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S0"O U0`N  
/* --------------------------------------------- */ $\0j:<o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :X@;XEol~  
/* --------------------------------------------- */ spFsrB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \`4}h[  
  /* --------------------------------------------- */ DY,Sfh;tp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nA+[[(6  
/* --------------------------------------------- */ S: /ShT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9}3W0F;  
/$ L;m  
1!=$3]l0Lj  
-4X,x  
看了之后,我们可以思考一些问题: v "oO  
1._1, _2是什么? J!S3pS5j  
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。 ~r|.GY  
2._1 = 1是在做什么? !y*V;J  
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。 "hQV\|!\  
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。 v*#Z{)r  
{J|P2a[  
(-"A5(X:/  
三. 动工 >,1'[) _  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )[zyvU. J3  
WhK?>u  
-?@ $`{-K  
3)GXu>) t  
template < typename T > iiRK3m  
class assignment Fbk<qQH  
  { +n)(\k{  
T value; kqHh@]Z0'  
public : Zwq uS9  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8l)l9;4 6  
template < typename T2 > $aGK8%.O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >) 5rOU  
} ; B&L{/.v_z\  
4N#0w]_,>Y  
6x -PGq  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5X~ko>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~ |!q>z  
)P|Ql-rE4  
]kc_wFT<  
BRH:5h  
  class holder vtr:{   
  { vqL{~tR  
public : `cZG&R  
template < typename T > uomFE(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '^P Ud`  
  { w*bVBuX s  
  return assignment < T > (t); 0<i~XN0g  
} o AQ92~b  
} ; 0.+iVOz+Y  
s?_b[B d  
+mxsjcq0  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6W#+U<  
R o%S_!  
  static holder _1; ]qpcA6%a|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;tKL/eI  
 W#??fae  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8uCd|dJ  
而不用手动写一个函数对象。 SSI&WZ2a  
fM2[wh@  
e348^S&rG  
d2(eX\56Z  
四. 问题分析 )bcMKZ   
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 kXG+zsT  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^,`Lt *  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OU{PVF={   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6^ KDc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Xi0/Wb h\  
e3[QM  
五. 问题1:一致性 W>@+H"pZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| V=S`%1dLN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8#oF7eE  
"@ox=  
struct holder MvRuW:  
  { *|`'L  
  // B,gQeW&  
  template < typename T > o}Xp-P   
T &   operator ()( const T & r) const {0QA+[Yd&!  
  { =%RDT9T.  
  return (T & )r; Y ,}p  
} yp :yS  
} ; ,U<Ku*}B  
AJmS1 B  
这样的话assignment也必须相应改动: (/hF~A  
Q"Bgr&RJ  
template < typename Left, typename Right > M)b`~|Wt  
class assignment QZwRg&d<o  
  { cBm3|@7  
Left l; }!.7QpA$  
Right r; \64(`6>  
public : 2_Pe/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'ugG^2Y  
template < typename T2 > i!Ne<Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \SMH",u  
} ; h@Hmo^!9J  
C{>?~@z&5  
同时,holder的operator=也需要改动: TbX ZU$[c  
zZE?G:isR  
template < typename T > q#WqU8~Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?2G^6>O `  
  { mKn[>M1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0,/[r/=jT  
} | _S9U|  
b,K1EEJ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 RF6|zCWuI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Dxu )by  
L9AfLw5&X  
return l(rhs) = r; Dd{{ d?;B  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 &7<~Q\XZbI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #Io#OG<7b  
||_F /AD  
template < typename Tp > w{UU(  
class constant_t ^Cak/5^K  
  { A"P1 B]  
  const Tp t; d3 N %V.w  
public : 5aWKyXBIx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rAQ^:q  
template < typename T > ''WX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ( NiuAy  
  { oYqC"g&4Z  
  return t; "\V:W%23W{  
} hA~}6Qn  
} ; D@W m-  
KztF#[64W^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +B&FZ4'  
下面就可以修改holder的operator=了 G-:DMjvN  
S63L>p|ml  
template < typename T > 9GQTe1[t4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 82w< q(  
  { k5PzY!N  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XBeHyQp  
} km3-Hp1  
xbmOch}j6  
同时也要修改assignment的operator() VSSiuo'5w  
;j52a8uE'}  
template < typename T2 > p4el9O&-tV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2<J82(4j  
现在代码看起来就很一致了。 &!_Ko`b8K  
?dTz?C.w  
六. 问题2:链式操作 ,$G89jSM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h7Ma`w\-  
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。 3 +#bkG  
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。 3yZ@i<rfH  
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。 v=L^jw  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wDSU~\  
p<J/J.E  
template < typename T > %8$wod6  
struct result_1 ?c43cYb  
  { >4ALF[oH1J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]9x30UXLwD  
} ; Nls|R  
L Xx 3  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !}vz_6)  
'uPqe.#?  
template < typename T > _mO\Nw0  
struct   ref *qR tk  
  { mqE&phF,  
typedef T & reference; ,qr)}s-  
} ; iE&`F hf?  
template < typename T > M1oCa,8M+  
struct   ref < T &> 9w AP%xh  
  { */ qv}  
typedef T & reference; +6TKk~0e^  
} ; 5\a5^FK~  
Cvl"")ZZ`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3 Zbvf^  
]IoS-)$Z/  
template < typename T > V&f3>#n\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sB"]R%`_  
  { Y${ $7+@  
  return l(t) = r(t); *F9uv)[kz  
} 1Ju{IEV  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 I)sCWC:Mq~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L'Wcb =;  
wv*r}{%7g[  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 F4:ssy^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dFS+O;zE\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Uh7kB`2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !X,=RR `zT  
最后的布局是: q= tDMK'h  
                Add ?^6RFbke+  
              /   \ 9EH%[wfv  
            Divide   5 V1Fdt+#  
            /   \ T0Gu(c`1d  
          _1     3 *=ALns?y  
似乎一切都解决了?不。 apYf,"|9  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {X<tUco  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Karyipn}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: .+8w\>w6g  
E.BMm/WH  
template < typename Right > 3)`}#`T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  %RJW@~!  
Right & rt) const 6x.#K9@q4  
  { B,A/ -B\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,iHl;3bu  
} MbJV)*Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /]vg_&)=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 %i96@ 6O  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |M+ !O93  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 K~Xt`  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 q,m6$\g4  
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? l~\'Z2op   
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: "rX`h  
/njN*rhx&Z  
template < class Action > T}zOM%]]  
class picker : public Action "V^(i%E;  
  { 'g$|:bw/  
public : V862(y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _El=M0  
  // all the operator overloaded 4w\')@`[jk  
} ; $ A ( #^&  
.lj\ H  
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。 Qn6&M  
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: UZXnABg,J  
Qg4qjX](?  
template < typename Right > gTs5xDvJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4sG^ bZ,  
  { Dzp9BRS 2f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1[^2f70n  
} 8_:jPd! 3  
z5Po,@W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C:H9C  
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。 B!9<c9/ P]  
dhV =;'   
template < typename T >   struct picker_maker _I75[W!  
  { o^lKM?t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [P"#?7 N  
} ; p>!`JU`{?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (m@({  
  { 6Si z9  
typedef picker < T > result; E5Z,4B  
} ; IV!&jL  
Xd{"+'29  
下面总的结构就有了: gx #TRp}-  
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。 :xv"m {8+  
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。 {E>kFeg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3F<My+J  
至此链式操作完美实现。 rrmr#a  
9.>v ;:vL  
L0Xb^vx}m  
七. 问题3 ]G&d`DNV  
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。 Vo%@bj~>  
<w 8*Ly:L  
template < typename T1, typename T2 > 6 Rg{^ERf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qd(`~a  
  { <r_ldkZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,US]  
} 0f1*#8-6  
!m:SRNPg  
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: BQ &|=a6  
;}1*M !  
template < typename T1, typename T2 > PT|t6V"wd  
struct result_2 / bfLox  
  { >^kRIoBkg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; : 3*(kb1)&  
} ; LzP+l>m  
P>Pw;[b>O  
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? ]B\H  
这个差事就留给了holder自己。 B`9'COw  
    "1WwSh}Z  
/tDwgxJ  
template < int Order > MejM(o_kk  
class holder; OZDnU6  
template <> abx /h#_q  
class holder < 1 > qfx=   
  { 3)p#}_u{  
public : RCgZ GP  
template < typename T > ?/5WM%  
  struct result_1 3~%9;.I3!  
  { z-ra]  
  typedef T & result; SW# 5px`  
} ; E2+O-;VN  
template < typename T1, typename T2 > YyjnyG  
  struct result_2 auK*\Wjm?  
  { e@w-4G(;  
  typedef T1 & result; %?@N-$j  
} ; g >u{H:  
template < typename T > /X; [ 9&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `ZC_F! E  
  { #J# x,BLI  
  return (T & )r; /X9Kg  
} Me_.X_  
template < typename T1, typename T2 > OXT 5 y)   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -Uh3A\#(  
  { ewvFUD'j  
  return (T1 & )r1; T2Ms/1FH/@  
} { ZrIA+eH  
} ; zU}Ru&T9  
8t25wPlx  
template <> )E;B'^RVR  
class holder < 2 > K!=Y4"5%  
  { 33:{IV;k  
public : g\ilK:r}  
template < typename T > k><k|P[|  
  struct result_1 4$~eG"wu  
  { {mr!E  
  typedef T & result; 6F !B;D-Q  
} ; : M=0o<  
template < typename T1, typename T2 > U["'>&B  
  struct result_2 (kCzz-_\  
  {  vtk0 j  
  typedef T2 & result; /m"O.17N  
} ; `bY>f_5+  
template < typename T > Utd`T+AF*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r01Z 0>  
  { !Z]#1"A8  
  return (T & )r; lkl+o&D9  
} td@I ;d2  
template < typename T1, typename T2 > 3k3-Ts  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const | KY6IGcqV  
  { sVWOh|O[W  
  return (T2 & )r2; _c$l@8KS^  
} !8~A`  
} ; .FYxVF.  
w#0/&\ b=  
~}Xd{afo  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 !Pd@0n4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "{>BP$Jz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n-P<y  
1u>[0<U~E  
return l(i, j) = r(i, j); wGy`0c]v?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s3<gq x-&r  
W2yNwB+{  
  return ( int & )i; B6UTooj  
  return ( int & )j; `X)y5*##wq  
最后执行i = j; Lp31Y . 4  
可见,参数被正确的选择了。 )seeBm-`  
Wz{,N07Q#{  
^1`Mz<  
%j $r"  
]"q9~  
八. 中期总结 V?t56n Y}  
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: i=3~ h Zl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g&&-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `O,^oD4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f(S9>c2  
94.|l  
Y(mnGaVn  
 T&'p5h=l  
(sDZ&R  
OKi}aQ2R*  
九. 简化 y$$|_ l@  
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。 S(2_s,J^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D*0[7:NSO  
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: TF_wT28AU2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "zE>+zRl  
  +-*/&|^等 xB :]{9r  
2. 返回引用。 pf% yEz  
  =,各种复合赋值等 /qaWUUf  
3. 返回固定类型。 a=_:`S]}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CWdpF>En  
4. 原样返回。 #M ;j*IBl*  
  operator, >bRoQ8  
5. 返回解引用的类型。 Nb3uDA5R  
  operator*(单目) WQiIS0BJ *  
6. 返回地址。 ^tF lA)  
  operator&(单目) [b:0j-  
7. 下表访问返回类型。 3QhQpPk) ,  
  operator[] utzf7?nIS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 WBN3:Y7  
  operator<<和operator>> @6"+x  
/$NR@56 \  
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。 HkPdqNC&  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n:"0mWnL$y  
PRal>s&f  
template < typename Left > j82x$I*  
struct value_return R :*1Y\o(  
  { g|Tkl  
template < typename T > -JfqY?Ue_2  
  struct result_1 `c)[aP{vN  
  { 9y}/ G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )k[{re  
} ; Xl,707  
]y9u5H^  
template < typename T1, typename T2 > \RS0mb  
  struct result_2 )tm%0z7R  
  { 2WUl8?f2Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1<G,0Lt  
} ; )vD:  
} ; i~"lcgoO  
vd9PBN  
qDS~|<Y5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <5!)5+G  
\_)[FC@  
下面我们来剥离functor中的operator() M{t/B-'4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XUVBD;"f!  
v%muno,  
return l(t) op r(t) .4J7 ^l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9fy[%M  
return op l(t) 7Y.mp9,  
return op l(t1, t2) &q>C  
return l(t) op 3!op'X!  
return l(t1, t2) op Y41b8.|P+  
return l(t)[r(t)] k x%\Cz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ThY\K>@]  
T@xaa\bzg  
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: V'FKgzd  
单目: return f(l(t), r(t)); #Xk/<It  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8I~*9MUp  
双目: return f(l(t)); OIs!,G|  
return f(l(t1, t2));  eIj2(q9  
下面就是f的实现,以operator/为例 GdM|?u&s"  
Mtaky=l8~I  
struct meta_divide 1RauI0d*  
  { BsR3$  
template < typename T1, typename T2 > *+%$OH,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^|%N _ s  
  { XMF#l]P  
  return t1 / t2; CG ,H  
} A;TNR  
} ; vt#&YXu{A  
zmg :Z p=  
这个工作可以让宏来做: 1()pKBHf  
T"e"?JSRJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )TcD-Jr  
template < typename T1, typename T2 > \ ^7Ebg5<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !jR 1!i   
以后可以直接用 p'kB1)~|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Jq:Wt+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 &hE k m  
(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。。。) JSoInR1E  
~H4Tr[8a  
Q sPZ dC  
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 -sx=1+\nf  
.7HEI;4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WM0-F@_  
class unary_op : public Rettype D1V^DbUm_  
  { ;ykX]5jGh  
    Left l; bSW~hyI w  
public : 8w ]'U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2]5ux!Lqln  
|[@v+koq  
template < typename T > 0?''v>%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :cA8[!  
      { Hv*+HUc(:  
      return FuncType::execute(l(t)); _4LDzVjNRe  
    } ?]\v%[ho  
ybcCq]cgt  
    template < typename T1, typename T2 > gWl49'S>+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 82YZN5S3]3  
      { 8"ulAx74>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); M y!;N1  
    } ;vUw_M{P=)  
} ; +vYVx<uTQ  
c^~R %Bx  
km,@yU  
同样还可以申明一个binary_op nu X`>Oy  
|~+bbN|b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zCrM~  
class binary_op : public Rettype JD ~]aoH  
  { KkSv2 3In  
    Left l; h`D+NZtWm  
Right r; d z\yP v~  
public : + 7nA; C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yG<Q t+D  
^= '+#|:  
template < typename T > $*7AG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~,{nBp9*  
      { qdZo cTf'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Z#@<|{eI  
    } : n\D  
#VuiY  
    template < typename T1, typename T2 > m,SWG[~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (wp?tMN5#  
      { bKQ-PM&I/t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fK4NmdTV  
    } \O\veB8  
} ; R}$A>)%dx  
~g&Gi)je  
A[Vhy;xz  
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 3 Ol`i$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9j1 tcT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6~Y`<#X5J  
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。 0T:ZWRjH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y~ Nt9L  
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。。。 @|}=W Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `7_s@4:  
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) `%.x0~ ih  
下面是修改过的unary_op k&o1z'<C  
gP=@u.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Gx-tPW}  
class unary_op IJ6&*t wT  
  { t8B==%  
Left l; %M-B"#OB7  
  ys9MV%*  
public : Es+BV+x[.c  
M!iYj+nrP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (C hL$!x  
p"q4R2_/jh  
template < typename T > tH9BC5+r}  
  struct result_1 `BY&&Bv#?  
  { &uxwz@RC0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Mh5 =]O+  
} ; xJ)vfo  
R1\$}ep^  
template < typename T1, typename T2 > -;t]e6[  
  struct result_2 fYgX|#Me  
  { K[i|OZWu  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lHSu T2)x;  
} ; fg8U* 7  
#VM-\02o  
template < typename T1, typename T2 > %I;iP|/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +7bV  
  { A@OSh6/{h  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M-NY&@Nj  
} Z#062NL "  
fQ~YBFhlr  
template < typename T > 4vf,RjB-5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <{Ir',;  
  { }aa ~@K<A  
  return OpClass::execute(lt(t)); ch]Q%M  
} G1:2MPH  
Qrt> vOUE7  
} ; wvNddu>@  
ceGo:Aa<)  
 JS!  
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 I)F3sS45}  
好啦,现在才真正完美了。 #zc{N"!  
现在在picker里面就可以这么添加了: j?P8&Fm<  
Zk n1@a  
template < typename Right > >-YWq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,a?$F1Z-  
  { "e~"-B7(\Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); DmgWIede|:  
} 7I<];j  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 F#$[jh$  
ejC== Fkc  
X8=s k  
i3 n0W1~  
2j7e@pr  
十. bind _J`q\N 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。 pZe:U;bb  
先来分析一下一段例子 oyY0!w,Y  
~85Pgb<  
Yet!qmZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fF} NPl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '74-rL:i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C/x<_VJzN/  
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。 x?MSHOia`P  
我们来写个简单的。 rocG;$[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :$>TeCm  
对于函数对象类的版本: Rw\S-z/  
M/mUY  
template < typename Func > P(&9S`I  
struct functor_trait VwV`tKit  
  { -964#>n[  
typedef typename Func::result_type result_type; GS4 HYF  
} ; ce\ F~8y  
对于无参数函数的版本: \Q<Ur&J]%  
`CQMvX{  
template < typename Ret > W g2Y`2@t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l4s_9  
  { tJ,x>s?Y  
typedef Ret result_type; ?4i:$.A Y  
} ; 4#BoS9d2I<  
对于单参数函数的版本: )R`w{V  
X#*|_(^  
template < typename Ret, typename V1 > s`:-6{E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |4s`;4c&  
  { +]%d'h  
typedef Ret result_type; 30v 3C7o=  
} ; uZ(j"y  
对于双参数函数的版本: vQpR0IEf]e  
:D'#CoBA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > + B#3!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @fWmz,Ngl  
  { UR&Uwa&.  
typedef Ret result_type; BI,j/SRK  
} ; ~rX2oLw{&  
等等。。。 4^0L2BVcv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G.} 3hd0  
er?'o1M  
template < typename Func > d8? }69:h  
struct func_return 1wpeYn7>W  
  { duKR;5:  
template < typename T > YkKq}DXj  
  struct result_1 <([1(SY2e  
  { .iB?:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'e4  ;,m  
} ; jK^'s6i#  
=-c"~4  
template < typename T1, typename T2 > >}*i Qq  
  struct result_2 pGy(JvMw"  
  { u8Au `  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; idf~"a  
} ; #Pz},!7  
} ; iraO/KhD*3  
3P!Jw7e  
@i9T),@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6uYCU|JsU  
z Lw=*  
template < typename Func, typename aPicker > VR/>V7*7@  
class binder_1 J['paHSF  
  { 5CxD ys&<  
Func fn; =yf LqU  
aPicker pk; %jK-}0Tu  
public : i`^`^Ka  
9T4x1{mO  
template < typename T > MEQ :[;1  
  struct result_1 XQu~/{A=  
  { fL8+J]6A6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; mACj>0Z'  
} ; uhFj|r$$  
AWP CJmr  
template < typename T1, typename T2 > vmW4 3K;  
  struct result_2 h,q%MZ==^s  
  { <aR8fU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;K:)R_H  
} ; aZYa<28?L%  
dE*n!@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =>Vo|LBoe  
)POuH*j  
template < typename T > Ch`XwLY9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \k1psqw^O  
  { 6=kA  
  return fn(pk(t)); D 5]sf>~  
} Nw}y_Qf{  
template < typename T1, typename T2 > !aD/I%X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Zi=Nr3b  
  { TE4{W4I  
  return fn(pk(t1, t2)); <a|$ Bl  
} Ctxs]S tU%  
} ; ;f7(d\=y  
#5kQn>R  
|2\6X's  
一目了然不是么? <@}~Fp@  
最后实现bind *]fBd<(8  
d*=P8QwL|  
/lSz8h2  
template < typename Func, typename aPicker > -y{o@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VpJ/M(UD-  
  { I)AV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aD,sx#g0  
} yVm~5Y&Z  
?9_<LE q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +Eh1>m  
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。 )eNR4nF  
5B!l6ST  
十一. phoenix uYlC*z{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: jR S0(8  
/i$ mIj`  
for_each(v.begin(), v.end(), ^0 R.U+?+  
( <8[BB7  
do_ BhkJ >4#  
[ nZa.3/7dJ  
  cout << _1 <<   " , " TdI5{?sW  
] C`3}7qi|C  
.while_( -- _1), 2/qP:3)  
cout << var( " \n " ) "#2z 'J  
) &dZ-}. af  
); a3 <D1"  
o~,dkV  
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: cA1"Nek  
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 yc2c{<Ya5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <8p53*a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zCT Wi  
imAsE;:  
]lzt "[  
template < typename Cond, typename Actor > [K;J#0V+&L  
class do_while !CROc}  
  { 7=t4;8|j;  
Cond cd; aEVBU  
Actor act; DPJ#Y -0  
public : M"2Tuwz  
template < typename T > ~k?7XF I  
  struct result_1 n'{cU(  
  { 5bX SN$7|  
  typedef int result_type; c4oQ4  
} ; jEsP: H(0^  
SsfnBCVR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tK6z#)  
v' 7,(.E  
template < typename T >  k'X v*U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;sCf2TD,_  
  { " 4#V$V  
  do Ln0rm9FV-  
    { 2e zQX2q  
  act(t); CN@bJo2  
  } M ()&GlNs  
  while (cd(t)); 2J =K\ L  
  return   0 ; LFob1HH*8  
} 9D++SU2 :}  
} ; ) f9f_^;  
Eym<DPu$n  
hm>JBc:n-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `uy)][j-  
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。 ulV)X/]1  
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。 xz5Jli  
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-A{l  
下面就是产生这个functor的类: 9l9 nT  
uPc}a3'?  
zE5%l`@|o  
template < typename Actor > 9(DS"fgC  
class do_while_actor $-m@cObw!.  
  { C Fq3  
Actor act; N"/jn_>+j  
public : $Zp\^cIE+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bsy\L|wd  
Lt0JUUa0  
template < typename Cond > u HqPb8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TaeN?jc5  
} ; "Q6oPDX(  
MZ o\1tU-i  
| ?3\xw  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Mfe/(tlI  
最后,是那个do_ Ehu^_HZ  
`q7O\  
m8;; O  
class do_while_invoker 6lOT5C eJ"  
  { 1X2MhV  
public : !`L%wS  
template < typename Actor > 0Lmq?D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9F)+p7VJq  
  { n#Xi Co_\  
  return do_while_actor < Actor > (act); "hi?/B#d  
} ?47q0C  
} do_; x zu)``?  
VV O C-:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P:vAU8d>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 % 1ZJi}~  
最后来说说怎么处理break和continue yEyx.Mh.Af  
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。 4;'o`K~*  
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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