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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda H{V)g  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h1+ hds+  
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, 7byCc_,  
8~ #M{}  
uLN[*D  
LK}-lZ` i  
  class filler ['[KR BJL  
  { ? _ <[T  
public : W#XG;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5]"SGP  
} ; u@=?#a$$  
7zDiHac  
= .oHnMX2M  
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: *Msr15  
Dag`>|my  
WM,i:P)b  
4/*H.Fl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); YQgNv` l}  
],lV}Mlg*  
/smiopFcq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G> \T bx  
ksWSMxm  
[vTMS2  
Ct]A%=cZW  
二. 战前分析 ?a.+j8pbGg  
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。 ZA\/{Fw  
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 7*s8 ttX  
RFko>d  
~rv})4h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $/_ qE  
  /* --------------------------------------------- */ 0 ^~\COa  
vector < int *> vp( 10 ); .Q>!B?)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); VC-;S7k  
/* --------------------------------------------- */ ^# e~g/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Veji^-0E  
/* --------------------------------------------- */ :reTJQwr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zb''mf\  
  /* --------------------------------------------- */ ]gEhE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K:5eek  
/* --------------------------------------------- */ 'C?NJ~MN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); TJy4<rb  
}$g mK  
M>l^%`  
R,Oe$J<  
看了之后,我们可以思考一些问题: |(% u}V?  
1._1, _2是什么? Zzj0\? Ul  
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。 } /:\U p  
2._1 = 1是在做什么? wW`}VKu  
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。 A6UO0lyu  
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。 uDayBaR  
oRq!=eUu_  
!/I0i8T  
三. 动工 RT*5d;l0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v{;7LXy0  
RL}KAGK  
YQ(Po!NI\'  
Z=+03  
template < typename T > NZXjE$<Vr  
class assignment cH D%{xlb  
  { "uD= KlA  
T value; ?o[L7JI  
public : lDc;__}Ws  
assignment( const T & v) : value(v) {} =_pwA:z"A  
template < typename T2 > r;qzo .  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p!W[X%`)  
} ; /8gL.i$  
8SmjZpQ?  
>HTbegi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I cF@F>>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X K>&$<5{  
RiFw?Q+  
TbhH&kG)1  
k#)Ad*t  
  class holder t})$lM  
  { 'BqZOZw  
public : p1O6+hRio  
template < typename T > q<{NO/Mm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O`W%Tr  
  { /"#4T^7&  
  return assignment < T > (t); BzbDZV  
} ,Og4 ?fS  
} ; M##';x0  
m],Ud\  
Un@\kAY  
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: B~gV'(9g  
VOgi7\  
  static holder _1; eaZQ2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "Pc$\zJm;  
L-h$Z0]_F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #V_GOy1-  
而不用手动写一个函数对象。 m J  
/iM$Tb5  
79 Bg]~}Z  
?y7w}W  
四. 问题分析 Of7 +/UV  
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。 e<\<,)9@/  
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。 RA1yr+)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 tIZ~^*'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 eti `O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'jaoO9KY K  
1~5trsB+5  
五. 问题1:一致性 G$JFuz)|  
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?| oRY!\ADR  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IF_DZ   
\7 a4uc  
struct holder kDsIp=  
  { Tj`5L6N;8  
  // zQ8!rCkg4  
  template < typename T > S`q%ypy  
T &   operator ()( const T & r) const M'5 'O;kn  
  { Nw<P bklz  
  return (T & )r; SN">gmY+  
} 9%DT0.D}$j  
} ; 9y]J/1#  
=,/D/v$m'2  
这样的话assignment也必须相应改动: #$1$T  
d>i13d AI  
template < typename Left, typename Right > Z`_.x &Y  
class assignment 1Ix3i9  
  { W)=%mdxW0  
Left l; k3hkk:W  
Right r; Ill[]O  
public : > J>V% 7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }KB[B  
template < typename T2 > Zk`#VH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X"*^l_9-v  
} ; 8<&EvOk  
2C "=!'  
同时,holder的operator=也需要改动: b-<HXn_Fd  
W{Q)-y  
template < typename T > pj{\T?(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =_d%=m  
  { ]H[8Z|i""  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /9hR  
} Fr:5$,At7-  
l (kr'x  
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。 a39hP*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \V%_hl  
.ER98  
return l(rhs) = r; N}Vn;29  
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。 ?y%t}C\W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fE;Q:# Z.  
=!0I_L/  
template < typename Tp > 1/iE`Si  
class constant_t W|R-J  
  { ImkrV{,e  
  const Tp t; `deY i2z  
public : R]L2(' B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [ ]p"3 i  
template < typename T > n[" 9|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G$=-,6kZO  
  { y-+G wa3  
  return t; @$U e$  
} vDE |sT  
} ; P Jo  
N}Q FGX  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [)|+F wJ  
下面就可以修改holder的operator=了 KH<v@IJ\  
2C/%gcN >  
template < typename T > >BoSw&T$Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 77aX-e*=E  
  { +{-]P\oc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F)ci9-b@  
} VifmZ;S@Y  
MOHHZApt  
同时也要修改assignment的operator() J r*"V`  
n0fRu`SNV  
template < typename T2 > JAP (|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  WL-0(  
现在代码看起来就很一致了。 GU6 qIz|  
;Bs^iL  
六. 问题2:链式操作 "tR}j,=S:D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X;EJ&g/  
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。 |]ucHV  
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。 Yj8&  
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。 dY'Y5Th~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct JvJ;bFXD  
Q[_Ni15  
template < typename T > yT:!%\F9  
struct result_1 RVF F6N^  
  { wn84?$BGd  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z,+m[x=/N  
} ; +by|  
g i4  
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: ;=p;v .l  
WZ* &@|w  
template < typename T > Sx&mv.?X  
struct   ref :ICr\FY$  
  { }x0Z( `  
typedef T & reference; sU%" azc  
} ; eH[y[~r  
template < typename T > l<N?'&  
struct   ref < T &>  -$R5  
  { m+T2vi  
typedef T & reference; RKk"  
} ; L>:FGNf^H  
"m>};.lj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _IKQ36=  
OR~GOv|  
template < typename T > V=9Bto00  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4#@0T"T~M  
  { ?>TbT fmR  
  return l(t) = r(t); Gx|Dql  
} i*A$SJ:}  
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。 ^Kum%<[i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 UP*yeT,P,  
u[J7Y  
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 Y-7.Vjt^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x`3. Wu\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R\ e#$"a5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  p1?J  
最后的布局是: + 1f{_v  
                Add f>4+,@G   
              /   \ ds')PIj  
            Divide   5 b)y<.pS\  
            /   \ {4)5]62>u  
          _1     3 :z124Zf  
似乎一切都解决了?不。 WiwwCKjSa  
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。 i*b4uHna  
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。 NIL^UN}  
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: 10TSc j  
bY&YSlO  
template < typename Right > `7$Oh{67  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const v6(,Ax&  
Right & rt) const ^EUQ449<p  
  { ^ CX,nj_(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EKJH_!%  
} IjgBa-o/V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 MIJ%_=sm4:  
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。 '[xut1{  
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。 A7e_w 7?a  
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。 Qvs(Rt3?y  
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。 3XBp6`  
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? ur`}v|ZY  
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: "SDsISWd  
AF QnCl Of  
template < class Action > Q!Msy<v  
class picker : public Action >sB=\  
  { LsUFz_  
public : 739l%u }<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8Q)y%7 {6  
  // all the operator overloaded #d$d&W~gE  
} ; 9EjjkJ%)q  
c|3h|  
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。 Dt (:u,%  
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: jCam,$oE  
5Bzuj`  
template < typename Right > $)Jc-V 6E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kKNk2!z`M  
  { 7Im}~3NJG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ` 3vN R"  
} e(4bx5 <*  
hE9'F(87a  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b^@`uDb6  
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。 m|(I} |kT3  
vl>_e  
template < typename T >   struct picker_maker )3+xsnv  
  { m]  EDuW  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aJ% e'F[  
} ; R,fMZHAG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?%_]rr9  
  { deHY8x5uI  
typedef picker < T > result; oR4fK td  
} ; iRkOH]+K  
+D6-m  
下面总的结构就有了: (4E.Li<O  
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。 zS,%msT^A  
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。 Y!Usce  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (0O`A~M3  
至此链式操作完美实现。 \E>%W  
Fwg#d[:u  
mw2rSUI{  
七. 问题3 ZY~zpC_  
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。 _D!M nTK  
qT&S  
template < typename T1, typename T2 > kJVM3F%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eimA *0Cq  
  { pqRO[XEp2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "`y W]v  
}  m,xy4  
,dGFX]P  
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: pQ4 %]Api  
uKaf{=*  
template < typename T1, typename T2 > S" I#>^  
struct result_2  oaH+c9v  
  { !W(/Y9g#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?Xy w<fMQ  
} ; [)T$91 6I  
7 UB8N vo  
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? )dUd`g  
这个差事就留给了holder自己。 ZlwcwoPib  
    W]C_oh  
LRfFn^FPM  
template < int Order > /It.>1~2@  
class holder; N6-2*ES  
template <> WVBE>TB  
class holder < 1 > 64IeCAMVo  
  { {H~8'K-  
public : FRs|!\S=  
template < typename T > 61t-  
  struct result_1 b[QCM/  
  { u0(hVK`":  
  typedef T & result; ba8-XA_~U  
} ; =1uj1.h  
template < typename T1, typename T2 > qHcY 2LV  
  struct result_2 q? gQ  
  { ;m M\, {Z  
  typedef T1 & result; 6+{nw}e8  
} ; ={wjeRp  
template < typename T > k;AV;KWI'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U)T/.L{0i  
  { ^*4(JR   
  return (T & )r; 7J)a"d^e  
} Nys'4kx7  
template < typename T1, typename T2 > J$eZLj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^$Me#ls!  
  { oPCIlH  
  return (T1 & )r1; P+_\}u;  
} L?/M2zc9Y  
} ; &Pn%zfmMN  
?U2g8D nFY  
template <> {H"=PYR  
class holder < 2 > ivDG3>"JG  
  { 4 G68WBT  
public : 2#Q"@  
template < typename T > l[!C-Tq  
  struct result_1 NjCLL`?f  
  { FSXKH{Z  
  typedef T & result; ` Q!FMv6Y^  
} ; o@Cn_p^X  
template < typename T1, typename T2 > ? ><   
  struct result_2 lD+y, ";  
  { @)!1#^(}%  
  typedef T2 & result; #L)4 |  
} ; {f6A[ZO;J  
template < typename T > ^LQ lfd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gIf+.^/m1  
  { 'f$?/5@@  
  return (T & )r; [W7\c;Do  
} P^d . ,  
template < typename T1, typename T2 > hPCSLJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C[/U y  
  { @'G ( k;  
  return (T2 & )r2; hdNZ":1s  
} 2L{:H  
} ; Wb-'E%K  
1:~m)"?I_^  
]nr BmKB  
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> >。 MRY)m@*+6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V IRv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WFc[F`b  
vpr @  
return l(i, j) = r(i, j);  "%@=?X8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pU)3*9?cIl  
o dQ&0d  
  return ( int & )i; jwE(]u  
  return ( int & )j; l`w|o  
最后执行i = j; ]NhWhJ:  
可见,参数被正确的选择了。 n;T  
V%KW[v<G<  
UBk 5O&  
U3R`mHr0  
:|6D@  
八. 中期总结 .$E~.6J %i  
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: dUVTQ18F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4!b'%)   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 VBj;2~Xj4h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K &~#@I;  
}n&JZ`8<s  
1*`JcUn,>  
#z54/T  
4O,a`:d1$6  
u$`x]K=Zsm  
九. 简化 Mm[1Z;H  
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。 |\L,r}1N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w"Y55EURB  
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: zyQEz#O   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .6-o?=5  
  +-*/&|^等 z&/ o  
2. 返回引用。 -<^Q2]PE;  
  =,各种复合赋值等 ve/6-J!5Y.  
3. 返回固定类型。 aRb:.\ \zc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vWfef~}~  
4. 原样返回。 =+#RyV  
  operator, +OuG!3+w  
5. 返回解引用的类型。 \YF!< 2|[  
  operator*(单目) 5T@'2)BI=  
6. 返回地址。 f#-T%jqnK  
  operator&(单目) we).8%)'  
7. 下表访问返回类型。 (HD>vNha1  
  operator[] 'C4Ll2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N`GwL aF  
  operator<<和operator>> &=t(NI$  
s*U&[7P  
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。 4!RI2?4V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rVW'KN  
|4*2xDcl  
template < typename Left > v7I*W/  
struct value_return -2u+m  
  { ,rPyXS9Sa{  
template < typename T > OL+40J  
  struct result_1 4Tw1gas.  
  { 1|$Rzt%ge  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \$Qm2XKrK  
} ; g. VIe  
#)eJz1~  
template < typename T1, typename T2 > tg`!svL!  
  struct result_2 2Mi;}J1C{  
  { z:,!yU c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; > <[.  
} ; r*xw\  
} ; ?4||L8j2^  
|(8h:g  
bM_(`]&*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `CUO!'U  
w)>z3L m  
下面我们来剥离functor中的operator() ?)<XuMh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xb_:9   
a^1c _  
return l(t) op r(t) I*ni)Px  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @+vTGjHA  
return op l(t) Kt7x'5  
return op l(t1, t2) Ln -?/[E  
return l(t) op ~ab_+%  
return l(t1, t2) op 9 3I9`!e  
return l(t)[r(t)] )Ea_:C'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M!i5StGC  
-H;y_^2  
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: h>Pg:*N,(  
单目: return f(l(t), r(t)); $ T_EsnN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u(a&x|WY  
双目: return f(l(t)); HcUz2Rm5XP  
return f(l(t1, t2)); K1WoIv<Ym  
下面就是f的实现,以operator/为例 W5uI(rS<6  
]>i0;R ME  
struct meta_divide />7/S^  
  { =KD*+.'\/  
template < typename T1, typename T2 > vw6FvE`lC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) muq|^Hfb  
  { @S:/6__  
  return t1 / t2; zQ _[wM-  
} $q+`GXc-  
} ; ^*W<$A_  
U.0/r!po  
这个工作可以让宏来做: hjT1SW\I  
9m9=O&C~-<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *[YN|  
template < typename T1, typename T2 > \ 1"6k5wrIA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8H b|'Q|^  
以后可以直接用 '$^ F.2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) J>PV{N  
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 Mdh"G @$n  
(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。。。) PFw"ICs  
Ol0|)0  
b(Xg6  
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 iR OM?/$  
dEL"(e#0s4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !r <|F  
class unary_op : public Rettype Qq`\C0RZ  
  { /)|y+<E]}  
    Left l; ,]"u!,yHb  
public : 8;NO>L/J]i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P9^h>sV  
=*U24B*U93  
template < typename T > @>j \~<%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c[7qnSH  
      { xxn&{\ ?  
      return FuncType::execute(l(t)); wQ^a2$Z  
    } .).<L`q  
xU"qB24]=  
    template < typename T1, typename T2 > DV" ri  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yBiwYk6  
      {  Nf'9]I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q1[s{,  
    } ?O ?~|nI  
} ; [40 YoVlfM  
FCPRg^=<!~  
'b,D;'v  
同样还可以申明一个binary_op c y$$}  
r&DK> H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |i8dI)b  
class binary_op : public Rettype \&90$>h  
  { 'wt|buu-H  
    Left l; lhTbgM  
Right r; _F E F+I  
public : uSjMqfK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X_F=;XF/  
e{:qW'%  
template < typename T > S8,06/#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ISmnZ@  
      { N';lc:Ah~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B)dynGF8i  
    } 2ZeL  
D ]eF3a.G  
    template < typename T1, typename T2 > iH=@``Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -;*Z!|e9  
      { Mw. +0R!T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); w%\;|y4+  
    } ZZ5yu* &  
} ; 78-:hk  
^S|^1  
tPHiz%  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 '*; rm*n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Wg1WY}zG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y<XDR:]A,  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |9 3%,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wP9C\W;  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 91XHz14  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 '5--eYG  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5KSsRq/8"  
下面是修改过的unary_op IuF-bxA  
!c7Od )]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D>Z_N?iR  
class unary_op 0a'y\f:6*  
  { MC@cT^Z^  
Left l; O 7sn>uO  
  < lrw7T  
public : Dr:}k*  
~k 3r$e@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ![V- e  
@:I/lg=Qd  
template < typename T > V2.K*CpZ7  
  struct result_1 10&A3C(E  
  { W>y_q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KI{u:Lbi  
} ; hl+Yr)0\  
5 \J;EWTU  
template < typename T1, typename T2 > oSoG&4  
  struct result_2 K\q/JuDfc  
  { #a&Vx&7L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +!(hd  
} ; |7-tUHMo[  
HNPr| (  
template < typename T1, typename T2 > AVjtK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o v~m?Y]h  
  { ~0NZx8qG   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U DG _APf  
} I}=}S"v  
[% jg;m  
template < typename T > ZU|nKt<GK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i=4bY[y  
  { :<W 8uDAs  
  return OpClass::execute(lt(t)); QI- 3m qL  
} S;g~xo  
?cvv!2B]T  
} ; x1~`Z}LX0  
b/EvcN8 }  
)+G(4eIT  
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 Q7\Ax0  
好啦,现在才真正完美了。 jDoWSYu4tY  
现在在picker里面就可以这么添加了: %WNy=V9txp  
oKac~}_KL  
template < typename Right > ^cNP ?7g7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `@&qf}`  
  { N%a[Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @&+ 1b=  
} <3bh-)  
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。 ~"N]%Cu  
3,?y !  
saV` -#  
/dqKFxB1  
vB p5&*  
十. bind ?>_.~b ~  
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。 -|lnJg4  
先来分析一下一段例子 zM!*r~*k$  
Fi#t88+1  
<O WPG,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R Mm`<:H_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T^'i+>F!w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ziOmmL(r  
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。 p,+~dn;=  
我们来写个简单的。 l>ttxYBa<d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Qi%A/~  
对于函数对象类的版本: z 4-wvn<*  
%lPP1 R  
template < typename Func > DM&"oa50  
struct functor_trait #FcYJH  
  { CeQcnJU  
typedef typename Func::result_type result_type; X DX_c@U  
} ; ,'j5tU?c  
对于无参数函数的版本: it,%T)2H  
wKYfqNCH  
template < typename Ret > ?aCR>AY5X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (GV6%l#I  
  { !EFd- fk  
typedef Ret result_type; Rq 7ksTo  
} ; "hvw2lyp3  
对于单参数函数的版本: ZFzOW  
S:d` z'  
template < typename Ret, typename V1 > /vMpSN|3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b?$3jOtW  
  { P'K')]D=!  
typedef Ret result_type; 4q[r KNl  
} ; V= _8G3  
对于双参数函数的版本: efh wbn  
|'.SOm9)*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )_jO8 )jB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MS b{ve_  
  { =Yfs=+O  
typedef Ret result_type; v=4TU \b%  
} ; }S&{ &gh  
等等。。。 CUG6|qu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ort\J~ O  
ZG>OT@ GA  
template < typename Func > 0,c z&8  
struct func_return ji2#O.  
  { WC4Il C  
template < typename T > FKQnz/  
  struct result_1 u4 "+u"{d  
  { W+#?3s[FV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @MM|.# ~T  
} ; W1OGN4`C  
4k#6)e  
template < typename T1, typename T2 >  84{<]y  
  struct result_2 N 8OPeY  
  { UY+~xzm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /b*@dy  
} ; kC+A7k6  
} ; KpE#Ye&  
Y PM>FDxDB  
TKE)NIa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2/~v  
i ]_fhC  
template < typename Func, typename aPicker > a'\`Mi@rb  
class binder_1 QV't+)uUVo  
  { y`BLIEI  
Func fn;  lG{J  
aPicker pk; HwcGbbX)  
public : eAqQ~)8^  
l YhwV\3  
template < typename T > O<Kr6+ -  
  struct result_1 52"/Zr}j  
  { Frml'Vfq7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N*xgVj*  
} ; 56 )B/0=  
<7zpHSFBq  
template < typename T1, typename T2 > V_~wWuZ-  
  struct result_2 l>G#+#{  
  { t.w?OyO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O$$N{  
} ; '!0CwZ 7  
jIl-}/2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x:2_FoQ  
BgRiJFa.d[  
template < typename T > ?{[H+hzz0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j]P|iL  
  { n`hSn41A  
  return fn(pk(t)); H5 -I}z  
} |gaZq!l  
template < typename T1, typename T2 > zL|^5p`K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7#&s G  
  { 4qMHVPJv\  
  return fn(pk(t1, t2)); ge` J>2  
} ZN?(lt)u9  
} ; vQ h'C.  
qM`SN4C  
ZTun{Dw{  
一目了然不是么? qg|+BIi Uz  
最后实现bind  2AluH8X/  
,s2.l/5r;C  
YK-R|z6K  
template < typename Func, typename aPicker > P~#jvm!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) N>z8\y  
  { / [19ITZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); HP8pEo0Y  
} C{Zv.+F  
 2O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 itvwmI,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。 rfZA21y{?  
*Dn{MD7,M  
十一. phoenix XkD_SaL}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zqeU>V~<F  
 [ ~E}x  
for_each(v.begin(), v.end(), p$V+IJtO(  
( cnj_tC=zt  
do_ 4rx|6NV6  
[ 1@ina`!1O  
  cout << _1 <<   " , " w;_Ds  
] w"e2}iE7  
.while_( -- _1), +!<`$+W  
cout << var( " \n " ) Jq!($PdA  
) `Ctj]t  
); HlO+^(eX  
Ju\"l8[f  
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: '71btd1  
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 o#Y1Uamkf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &qC>*X.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u2eq VrY  
V1fPH;  
Q4x71*vy  
template < typename Cond, typename Actor > ovohl<o\  
class do_while P TP2QAt  
  { D%A-& =  
Cond cd; c[I,Sveq  
Actor act; YszhoHYh  
public : :Ls36E8f=  
template < typename T > 2V]2jxOQ  
  struct result_1 W1s|7  
  { s,RS}ek~|  
  typedef int result_type; 3:gk:j#  
} ; 5Zov< +kE  
1K`A.J:Uy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $CmTsnR1#y  
~IXfID!8  
template < typename T > jt3SA [cy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j{=%~  
  { \ C^D2Z6  
  do e=_hfOUC  
    { %9lxE[/  
  act(t); I%Awj(9BS  
  } qha<.Ro  
  while (cd(t)); H,}?YW  
  return   0 ; wB^a1=C  
} PjHm#a3zg%  
} ; e#('`vGB  
{ \ePJG#  
4Bn+L,}.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *.RVH<W=8  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 UXP;'  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 2KEww3.{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 - \QtE}|4  
下面就是产生这个functor的类: OK 6}9Eu9  
4!jHZ<2 Z  
($s{em4L  
template < typename Actor > }dz(DP d  
class do_while_actor  b\2"1m0H  
  { F0\ry "(t  
Actor act; NEk [0  
public : =FnZkJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Jj " {r{  
#t O!3=0  
template < typename Cond > Pz 'Hqvd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?<;<#JN  
} ; ?KN_J  
3(%,2  
#!/Nmd=Nj  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8'_Y=7b0Nw  
最后,是那个do_ ^Ram8fW  
w(D9'  
{@A2jk\  
class do_while_invoker Oq5k4  
  { 5 %Gf?LyO  
public : v,0DGR~  
template < typename Actor > wLbngO=VG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =Ug_1w  
  { .p`'^$X^  
  return do_while_actor < Actor > (act); q4{tH  
} EMG*8HRI>r  
} do_; ;j=1 oW  
-+> am?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? u i1m+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RHbwq]  
最后来说说怎么处理break和continue w.f [)  
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。 9YABr> ?  
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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