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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &{#6Z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .R4,fCN  
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, TR `C|TV>  
Zu~t )W  
2h}FotlO  
"-5FUKI-  
  class filler Mu.oqT  
  { 9)[)0 7  
public : .W9 *-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C=K{;.  
} ; 1n*"C!q  
bz,"TG[  
 *ni0.  
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: " :[;}f;  
,s}7KE  
p Zxx  
q+;lxR5D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); cF iTanu  
D4@(_6^  
gtY7N>e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WhFE{-!gX  
/L]@k`.q@  
>h9~ /  
5YUe>P D  
二. 战前分析 Q2m 5&yy@s  
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。 l4I',79l  
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 'Vhnio;qC  
c*(=Glzn  
!QqVJ a{j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y{t}sO%A  
  /* --------------------------------------------- */ plzwk>b_  
vector < int *> vp( 10 ); q}E'x/s2m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^g<Lu/5w  
/* --------------------------------------------- */ Tjj27+y*\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); h,/3 }  
/* --------------------------------------------- */ a6d|Ps.\!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |^w&dj\,  
  /* --------------------------------------------- */ 6hFs{P7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D [v225  
/* --------------------------------------------- */ }$@K   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Pi%-bD/w  
:X1Y  
{D]I[7f8Ev  
pC&i!la{o}  
看了之后,我们可以思考一些问题: y7z ,I  
1._1, _2是什么? 0 zjGL7  
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。 V%^d~^m,H  
2._1 = 1是在做什么? ])zpx-  
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。 LH~ t5  
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。 C+C1(b;1  
?J"Y4,{  
Hjy4tA7,l  
三. 动工 xf qu=z8X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,`$2  
(<|1/^~=  
q}&+{dN\1  
You~ 6d6Om  
template < typename T > L[:M[,?=`  
class assignment .4=A:9  
  { d%1 Vby  
T value; `_{,4oi  
public : gg Hl{cl)  
assignment( const T & v) : value(v) {} !U1V('   
template < typename T2 > J=#9eW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^$8WV&5q>  
} ; tkHUX!Ow;  
52*KRq o  
r"lh\C|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &{x`K4N  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u3PM 7z!~  
ZgzYXh2  
Ak\"C4s  
^P*+0?aFr  
  class holder <yKyM#4X  
  { ;FjI!V  
public : G;AV~1i:~  
template < typename T > W6yz/{Rf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9:Z|Z?>?  
  { cdfnM%`>\  
  return assignment < T > (t); SsIN@  
} mZ#IP  
} ; NV3oJ0f&2  
#@L<<Q8}  
t`x_@pr  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: \&s$?r  
GS!1K(7  
  static holder _1; Uetna!ABB  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Sr6?^>A@t  
bB.Yq3KI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DJH,#re>  
而不用手动写一个函数对象。 u$1^=  
5S #6{Y =  
w8-L2)Q}I  
RSF@Oo{  
四. 问题分析 CSE!Abg  
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。  w"h'rw  
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。 m^a0JR}u9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TfA;4 ^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &_Gu'A({J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  #U/L8  
aDX4}`u  
五. 问题1:一致性 .@f )#2  
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?| "(E%JAwZ^W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2!Pwg0%2  
2{)<Df@  
struct holder V5d|Lpm  
  { `b[@GGv  
  // :,MI,SwnS  
  template < typename T > ~*G}+Ur$2  
T &   operator ()( const T & r) const z&A# d  
  { KRj3??b  
  return (T & )r; tqOx8%  
} ?h ym~,  
} ; +D#.u^  
ko T: r  
这样的话assignment也必须相应改动: ;0E[ ; L!  
9QN(Wq@  
template < typename Left, typename Right > wW'.bqA  
class assignment $s5D/60nO  
  { <D(|}5qR  
Left l; ~fly6j|u  
Right r; ltmD=-]G_  
public : q62U+o9G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4{ exv  
template < typename T2 > v7D3aWoe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KKJa?e`C  
} ; ~ouRDO  
lKy4Nry9  
同时,holder的operator=也需要改动: 1?#Wg>7'  
c}#(,<8X  
template < typename T > @-}!o&G0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z+! 96LR  
  { -<gQ>`(0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x!9bvQT  
} ut9R] 01:  
ZvW&%*k=  
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。 O9MBQNwjA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z%WOv ~8~  
`k'Dm:*`u4  
return l(rhs) = r; AG,;1b,:81  
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。 \!'K#%]9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +Ram%"Zwh  
b]5S9^=LI  
template < typename Tp > '5SO3/{b  
class constant_t %Z#[{yuFs  
  { Ya,(J0l  
  const Tp t; ^NOy: >  
public : vTYgWR,h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }{ "RgT-qG  
template < typename T > \E2S/1p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h>jp.%oOu  
  {   [IW6F  
  return t; 15`,kJSK  
} }zV#?;}  
} ; 3})0p  
1 ,4V8gp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3O'X;s2\d  
下面就可以修改holder的operator=了 U7Pn $l2!  
8*yk y  
template < typename T > tsqWnz=)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R{Qvpd$y  
  { dZjh@yGP.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  ,zrShliU  
} KXga {]G:  
=?- s azF&  
同时也要修改assignment的operator() jT q@@y  
Q##L|*Qy  
template < typename T2 > STQ~mFs"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {_*$X  
现在代码看起来就很一致了。 ffE>%M*  
JQWW's}  
六. 问题2:链式操作 v D4<G{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d9uT*5f  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 9w,u4q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  Ry iS  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4\EvJg@Z.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1'g{tP"d  
AA0zt N  
template < typename T > W/| C  
struct result_1 @V# wYt  
  { lIF*$#`oh*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {uMqd-Uu  
} ; FUU/=)^P$  
J*CfG;Y:  
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: 5mYI5~ p  
wa4(tM2  
template < typename T > ]gGCy '*)  
struct   ref $5m_)]w4a  
  { jF%[.n[BU  
typedef T & reference; n`)wD~mk  
} ; Zr@G  
template < typename T > PyfOBse}r  
struct   ref < T &> `` mi9E  
  { 1f`=U 0  
typedef T & reference; )Y+?)=~  
} ; A4uDuB;;ZQ  
,\ RxKSU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E8.xmTq  
#5.L%F  
template < typename T > :,(ZMx\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d[.JEgU  
  { (KxL*gB  
  return l(t) = r(t); 0Ku%9wh-  
} V2?&3Z) W  
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。 ePJtdKN:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !56gJJ-r  
R]{AJ"p  
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 NQ(}rr'.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tcxs%yWO1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S4Vv _k-&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sZhl.[&zo  
最后的布局是: QWBQ 0#L  
                Add #GHLF  
              /   \ ]xIfgSq  
            Divide   5 NCM&6<_  
            /   \ (^Kcyag4  
          _1     3 D;0xROW8{  
似乎一切都解决了?不。 ~|~j01#  
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。 h8!;RN[  
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。 KGm"-W  
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: W<D(M.61A  
W}5H'D  
template < typename Right > _(8HK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const h7S&tW GU  
Right & rt) const (g@e=m7Q  
  { zz4A,XrD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @pD']=d}t  
}  }[<eg>9#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VoJelyzh  
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。 ~xg1mS9d  
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。 Q`}n; DV  
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。 QAy9RQ0  
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。 ~=,|dGAa$  
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? \ns#l@B  
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: #?z 1cgCg  
hFjXgpz5  
template < class Action > Tx7YHE6{  
class picker : public Action vx\h Njb  
  { X=p~`Ar M{  
public : z AxwM-`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} q#RVi8('  
  // all the operator overloaded WqC6 c&NM  
} ; }hFjl4`xa  
E5M*Gs  
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。 ZC1U  
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: iM Xl}3  
nV0"q|0K;  
template < typename Right > B94mh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;Db89Nc$  
  { uj-q@IKe  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -hP@L ++D  
} [D H@>:"dd  
{O,Cc$_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8P3EQY -  
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。 URW'*\Xjb  
R?Q@)POW  
template < typename T >   struct picker_maker WbS2w @8  
  { K`@GN T&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; i%W,Y8\uf*  
} ; `C`_2y8  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h<9h2  
  { |400N +MK  
typedef picker < T > result; T] nZ3EZ  
} ; 5U[;T]{)e  
)(&g\  
下面总的结构就有了: y)v'0q  
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。 h@z(yB j:0  
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。 4\?I4|{pC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ujcNSX*  
至此链式操作完美实现。 PL8eM]XS  
'B"kUh%3$5  
d& @KGJ  
七. 问题3 ~`MGXd"o  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。  jK&kQ  
x]k^JPX  
template < typename T1, typename T2 > IrXC/?^h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n\ma5"n0=\  
  { Y:VM 5r)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I/GZ  
} 3yXF| yV  
&,fBg6A%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Z$,1Tk"O/s  
SF;;4og  
template < typename T1, typename T2 > 8jjJ/Mz`  
struct result_2 -{ZTp8P>  
  { r&\}E+  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +gOCl*L  
} ; KTk%N p  
=? xA*_^  
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? { >Y<!  
这个差事就留给了holder自己。 c*_I1}l  
    _-Aw`<_*-  
;X\>oV3#  
template < int Order > ?/{ qRz'C<  
class holder; xGqe )M>8?  
template <> >U9!KB  
class holder < 1 > LIVVb"V|,  
  { lE[LdmwDrb  
public : >.#uoW4ZV  
template < typename T > ~]A';xH&  
  struct result_1 k-T_,1l{  
  { DnaG$a<  
  typedef T & result; / v;g v[  
} ; P7 E}^y`e  
template < typename T1, typename T2 > 0pu])[P]_[  
  struct result_2 L"tj DAV  
  { ^?toTU   
  typedef T1 & result; DSy,#yA  
} ; /Yx 1S'5  
template < typename T > mxQS9y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f b_tda",}  
  { eF}Q8]da  
  return (T & )r; .$4DK*  
} 5<a)SP 0  
template < typename T1, typename T2 > GA6Z{U{XS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  tB[(o%k  
  { d+ih]?  
  return (T1 & )r1; !?ayZ5G([  
} !HqIi@>8  
} ; ,US~p_M!  
"~7| !9<  
template <> *=S\jek  
class holder < 2 > 4^alAq^  
  { PKfxL}:"8  
public : =o_d2 Ak  
template < typename T > ^=D77 jS  
  struct result_1 Sd^e!? bp  
  { ,h5.Si>  
  typedef T & result; Roy`HU ;0a  
} ; rQ*'2Zf'<  
template < typename T1, typename T2 > ui70|  
  struct result_2 nUhD41GJ  
  { 0} liK  
  typedef T2 & result; |RAi6;  
} ; yi# Nrc5B  
template < typename T > .rG Rdb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ua V9T:)x  
  { Nf0b?jn-  
  return (T & )r; /n?5J`6  
} tJ.LPgfZ  
template < typename T1, typename T2 > / vje='[!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  O\]CfzR  
  { p4Vw`i+DnH  
  return (T2 & )r2; tmK@Veb*a'  
} k'%c|kx8U  
} ; p`Omcl~Q  
?_W "=WpC  
)R9>;CuC9?  
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> >。 Tr/wG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q-O:L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qJ"dkT*  
9qwVBu ;  
return l(i, j) = r(i, j); -1S+fUkiK/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wXXv0OzK  
B Ibcm,YQ  
  return ( int & )i; uTP=kgYqJ  
  return ( int & )j; s4MP!n?gB  
最后执行i = j; +Z$X5Th  
可见,参数被正确的选择了。 !j%)nU  
kc|`VB8L  
n?Gm 5##  
x gaN0!  
mkj`z  
八. 中期总结 f>ED  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: yW|yZ(7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z O$SL8U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cdzzS?$)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >0@X^o  
^;W,:y&  
fn#b3ee  
dWD9YIYf  
}Ss#0Gee  
Yq`r>g  
九. 简化 #5G!lbH  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [ "J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l+R-lsj  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: E;VW6[M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]4uIb+(S  
  +-*/&|^等 rI; e!EW  
2. 返回引用。 vh?({A#>.E  
  =,各种复合赋值等 09|d<  
3. 返回固定类型。 dW8'$!@!!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .__X[Mzth3  
4. 原样返回。 b*dRNu  
  operator, c 0!bn b  
5. 返回解引用的类型。 :$/lGIz  
  operator*(单目) ;13lu1  
6. 返回地址。 (.%:Q0i1  
  operator&(单目) 7ou2SL}k  
7. 下表访问返回类型。 HEjV7g0E  
  operator[] [^ 7^&/0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HewVwD<C  
  operator<<和operator>> Zn #ri 8S  
s( Kf%ZoE  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 GE~mu76%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KQ3)^J_Z  
s'~_pP  
template < typename Left > 2c8,H29  
struct value_return z %+?\.oH  
  { lOd[8|/  
template < typename T > kwGj 7'  
  struct result_1 m'aw`?  
  { T{sw{E*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K Qub%`n  
} ; vx!nC}f"k`  
&z1r$X.AW  
template < typename T1, typename T2 > ms;Lu- UR  
  struct result_2 4"l(rg  
  { bhe|q`1,E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I \ vu?$w  
} ; 6G@_!i*2F  
} ; "-ZuH   
v`y{l>r,  
Uy_`=JZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |P5?0{  
86IAAO`#  
下面我们来剥离functor中的operator() {_^sR}%]F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :l3Tt<  
*RxbqB-  
return l(t) op r(t) G_j` 6v)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8.Y6r  
return op l(t) ^U~YG=!ww  
return op l(t1, t2) LsV!Sd  
return l(t) op L8R|\Bx  
return l(t1, t2) op l<7 b  
return l(t)[r(t)] X5>p~;[9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 20%xD e  
Gtg; 6&2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: zUwz[^d<C  
单目: return f(l(t), r(t)); %I6iXq#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); & r\z9!   
双目: return f(l(t)); Qo;$iLt  
return f(l(t1, t2)); jew?cnRmd  
下面就是f的实现,以operator/为例 T=b5th}  
:kY][_  
struct meta_divide qr<5z. %  
  { Bj%{PK  
template < typename T1, typename T2 > %\r4c*O1q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1!vR 8.  
  { #FuOTBNvB  
  return t1 / t2; 4!/{CGP  
} dx Mz!  
} ; ~73YOGiGJH  
'^7Sa  
这个工作可以让宏来做: I"T_<  
Vs{|:L+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5Z`f)qE  
template < typename T1, typename T2 > \ 5G\vV]RR&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FE$)[w,m  
以后可以直接用 x]y~KbdeB  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `n5 )oU2q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 !n)2HDYhx,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "'6KQnpZ  
O$#`he/jm  
ajkRL|^  
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 <k<  
n6L}#aZG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SwSBQq%h]M  
class unary_op : public Rettype h7*fjw-Xz[  
  { g%9I+(?t  
    Left l; \n:'>:0X!  
public : (MNbABZQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5^0W\  
7*@qd&  
template < typename T > #G9S[J=xe  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q3z-v&^E9  
      { \!G&:<h  
      return FuncType::execute(l(t)); @Cw<wrem  
    } ,pf<"^li  
&:'Uh W-t  
    template < typename T1, typename T2 > \ J9@p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oEKLuy  
      { sbkWJy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); /0"Y. @L  
    } /o8h1L=  
} ; 7c+TS--  
";s?#c  
%3z-^#B=  
同样还可以申明一个binary_op L6 hTz'  
e:!&y\'"9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sl/#1B   
class binary_op : public Rettype pjHUlQ   
  { .rN 5A+By`  
    Left l; g-Z>1V  
Right r; 0[9A*  
public : ":eHR}Hzx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XY0Gjo0  
` [@ F3x  
template < typename T > tR0o6s@v/<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QXgh[9w G  
      { t[iE >  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #/5jWH7U  
    } >KM<P[BRd  
AP/5, M<  
    template < typename T1, typename T2 > yy/wSk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &m+s5  
      { s?E7tmaM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [<f\+g2ct  
    } l_+s$c  
} ; ]#R;%L  
'iUfr@  
V:My1R0  
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 <E$5LP;:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'S@C,x%2,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) +a"A svw2  
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。 EiIbp4*e  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Xm\tyLY  
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。。。 7(Y!w8q&^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {gK i15t  
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) N7}.9%EV  
下面是修改过的unary_op N<Ti]G  
!t~S.`vF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3vNoD  
class unary_op |2{y'?,  
  { Mq6.!j  
Left l; .CrahV1G  
  :m^eNS6:  
public : QfT&y &  
s 6vsV  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KuE 2a,E4  
'UW7zL5  
template < typename T > waO*CjxE:  
  struct result_1 $>8+t>|  
  { dl(cYP8L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L;E9"7Jo  
} ; [ ecYpE<  
Bb8lklQ  
template < typename T1, typename T2 > p24sWDf  
  struct result_2 b!<?,S  
  { aL+k1v[m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FU5vo  
} ; |UBR8  
!-LPFy>  
template < typename T1, typename T2 > ]%ikr&78u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4+'yJ9~,B  
  { {u3^#kF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :}e*3={4  
} T~=NY,n  
2vu"PeU9  
template < typename T > ]0V~|<0c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H@,jNIh~h  
  { Gvl-q1PVC  
  return OpClass::execute(lt(t)); X2q$i  
} @M:j~  
{$oZR" MP  
} ; (9fqUbG  
V5qvH"^  
2EycFjO  
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 pkjL2U:  
好啦,现在才真正完美了。 mS&[<[x  
现在在picker里面就可以这么添加了: }qi6K-,oU  
>77 /e@  
template < typename Right > u23^* -  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6>SP5|GG  
  { lmQ!q>N  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);   VG q'  
} y<8)mw  
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。 L8/o9N1  
j}#48{  
3Ki`W!C  
i1\xZ<|0  
|Tf}8e  
十. bind Yf7n0Etd,  
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。 T"dX)~E;  
先来分析一下一段例子 Rfeiv  
fPZBm&`C  
L8T T54fM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cQ1oy-paD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DIkD6n?V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :sk7`7v  
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。 %:YON,1b=7  
我们来写个简单的。 p_!Y:\a5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E9!IGci  
对于函数对象类的版本: DU({Ncge  
?R;5ErZ  
template < typename Func > #Z98D9Pv`o  
struct functor_trait CNM/}|N^Si  
  { T{{J' _s5L  
typedef typename Func::result_type result_type; }i|o":-x+  
} ; H.v`JNs (  
对于无参数函数的版本: < 5;0LPU  
UN_lK<utF  
template < typename Ret > #:DDx5%x<b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .G?7t6A  
  { fn&gM\<-+(  
typedef Ret result_type; 1;080| ,s  
} ; xXp\U'Ad~~  
对于单参数函数的版本: %pt ul_(s'  
ubj ~ULA  
template < typename Ret, typename V1 > Czid"Ih-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *x)WF;(]g  
  { M5: f^  
typedef Ret result_type; k_-=:(Z  
} ; lVARe3#  
对于双参数函数的版本: 9kH~+  
L7wl3zG  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rs=wEMq/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > aVO5zR./)  
  { ]J~37 35]  
typedef Ret result_type; "n7rbh3VW  
} ; OzX\ s=  
等等。。。 `P)1RTVx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w`c9_V  
va95/(  
template < typename Func > %R7Q`!@8  
struct func_return b+[9) B)a?  
  { />FrMz8;(  
template < typename T > V`pTl3  
  struct result_1 kIiId8l  
  { JUF[Y^C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s lDxsb  
} ; /49PF:$?  
r*0a43mC1  
template < typename T1, typename T2 > /Fk LZm  
  struct result_2 (|bMtT?"x  
  { }rn}r4_a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?*9U d  
} ;  aVz<RS  
} ; w4:n(.;HK  
67<zBw2  
4)]g=-3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?0DCjh8We  
#fk)Y1  
template < typename Func, typename aPicker > 0{BPT>'  
class binder_1 ^ B=x-G.  
  { <{[AG3/Zj4  
Func fn; h<Yn0(.  
aPicker pk; &oWWc$  
public : Hm-+1Wx  
})M$#%(  
template < typename T > |n}W^}S5  
  struct result_1  --Dw  
  { PC.$&x4w1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; awHfd5nRS  
} ; )gmDxD ^C  
fB3O zff  
template < typename T1, typename T2 > X']>b   
  struct result_2 _-o*3gmbQ  
  {  +h9U V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^R,5T}J.  
} ; l0U6eOx  
h:z;b;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -E2[PW4$  
k {s#wJA  
template < typename T > ]n _-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PUltn}M  
  { #Vs/1y`()  
  return fn(pk(t)); 3${?!OC  
} Zj<oh8  
template < typename T1, typename T2 > Zv7@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "<v_fF<Y  
  { 0Y)b319B  
  return fn(pk(t1, t2)); ?Ih24>:D  
} _xl#1>G^J  
} ; [l- zU}u&v  
,^26.p$  
l YH={jJ  
一目了然不是么? ]1)@.b;QR  
最后实现bind hO;bnt%(  
>:W)9o  
J}._v\Q7P  
template < typename Func, typename aPicker > @tEVgyN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E;VBoN [  
  { ;FMK>%Zq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZNOoyWYi5  
} $C9<{zX   
Co[[6pt~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 R:E6E@T  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <j:3<''o  
XhWMvme  
十一. phoenix l]sO[`X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4=o3 ZRV  
I;P?P5H  
for_each(v.begin(), v.end(), z9w@-])  
( yC+N18y?  
do_ K ANE"M   
[ .Z%7+[  
  cout << _1 <<   " , " px//q4 U  
] +FY-r[_~  
.while_( -- _1), )tFFa*Z'  
cout << var( " \n " ) f910drg7  
) 0qG[hxt%  
); ^>%=/RX  
}K<;ygcWE@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?=r!b{9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor {D."A$AAa  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 nz+o8L,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1yX&iO^d  
;4 ?%k )  
OiM{@  
template < typename Cond, typename Actor > )Bb :tz+  
class do_while Gk[P-%%b /  
  { 5Hr(9)  
Cond cd; ( fdDFb#1  
Actor act; ;lYO)Z`3\  
public : }s}9@kl;&  
template < typename T > &CUkR6  
  struct result_1 >x2T '  
  { 8^dGI9N  
  typedef int result_type; L'aMXNO  
} ; $ZcmE<7k  
^jf$V #z0/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D cus-,u~  
Y] P}7GZ  
template < typename T > /3KEX{'@U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yA%[ u.{  
  { ~@'|R%jJ  
  do &cpRB&bf  
    { De>pIN;B>  
  act(t); RK rBHqh@  
  } cLR8U1k'  
  while (cd(t)); e% 5!  
  return   0 ; (a^F`#]  
} #:s'&.6  
} ; &RROra  
>W-e0kkH  
D"^ogY#LK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @C z1rKU^l  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 k;LENB2iv  
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。 + s[(CI.b  
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。 SCGQo.~,  
下面就是产生这个functor的类: LR9'BUfFv  
(/@o7&>*50  
+S/8{2%?DG  
template < typename Actor > ?7G[`@^Y  
class do_while_actor p%3';7W\  
  { #(  kT  
Actor act; b]|7{yMV  
public : A=XM(2{aN  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H.>KYiv+  
Ei}DA=:s  
template < typename Cond > ?|s[/zPS=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xFpJ#S&  
} ; ^xqh!  
.-WCB  
C{2 UPG4x  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6PPvf D^  
最后,是那个do_ IgFz[)  
9R ugkGy  
Z>M*!mQi  
class do_while_invoker ZT^PL3j+  
  { [Xz7.<0#U  
public : Mm/GI a  
template < typename Actor > O$&p<~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const n"dT^ g  
  { V).M\  
  return do_while_actor < Actor > (act); PMrvUM62  
} Nm; ka&'  
} do_; Q2fa]*Z5  
{?m',sG;&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5@v!wms  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <?Lj!JGX  
最后来说说怎么处理break和continue }'@*Olj  
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。 ~?L. n:wu  
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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