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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ! (Q[[M  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (67byO{  
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, \q\"=  
0S96x}]J B  
q%LjOPE V  
[* M':  
  class filler BA[ uO3\4  
  { #p ;O3E@  
public : #\ uB!;Q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UA|\D]xe  
} ; ^a<kp69qS  
U\(71 =  
+NbiUCMX  
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: `hdN 6PgK  
}?o4MiLB  
>#)%/Ti}DU  
EJ(36h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T%Bz>K  
.yDGwLry  
/b\c<'3NY  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `~z[Hj=2  
zhJ0to[%?  
5|cRHM#  
'E&tEbY  
二. 战前分析  AGm=0Om  
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。 *?\u5O(  
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 UVXSW*$  
,}O33BwJp  
C`R<55x6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iL2__TO  
  /* --------------------------------------------- */ 5KP\#Y  
vector < int *> vp( 10 ); OADW;fj  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ot)S\s>  
/* --------------------------------------------- */ ik #Wlz`4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `5e{ec c7  
/* --------------------------------------------- */ 3-&~jm~"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p8 Ao{  
  /* --------------------------------------------- */ g)R2V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N6v?Qzvi  
/* --------------------------------------------- */ cg o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &>B"/z  
8Ihl}aguW  
e"_kH_7sv  
JEaTDV_  
看了之后,我们可以思考一些问题: d14n>  
1._1, _2是什么? G$2@N6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Oxa8ue?  
2._1 = 1是在做什么? >cLh$;l  
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。 %`QgG   
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。 Q6wa-Y,  
P@f#DX )  
"}wO<O6[  
三. 动工 vK[%c A"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ctn 4q'Q  
z:$ibk4#h  
) P>/g*  
}Z{FPW.QK  
template < typename T > !l=)$RJKdD  
class assignment YCQ $X  
  { uT'l.*W6i  
T value; ];lZ:gT  
public : reNf?7G+m  
assignment( const T & v) : value(v) {} [sjkm+ ?  
template < typename T2 > % P E x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EZN!3y| m  
} ; g8l6bh$}  
H%XF~tF:  
KGcjZx04!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Sb> &m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pB#I_?(  
+wJ!zab`  
awwSgy  
0Sz[u\w  
  class holder s5rD+g]E`  
  { @"MQ6u G>  
public : [8^q3o7n  
template < typename T > EEnl'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /aMOZ=,q}  
  { aWlIq(dU  
  return assignment < T > (t); hxK;f  
} \xbUr`WBY  
} ; \hZ%NL j  
ZZ!">AN`^  
8I *N  
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: * m^\&  
&b`W<PAc?4  
  static holder _1; D4,>g )B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #CaPj:>[  
PkI+z_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v&'#Gg  
而不用手动写一个函数对象。 (S?Y3l|  
 5QLK  
as!a!1  
(y 7X1Qc)  
四. 问题分析 F-,chp  
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。 tV`=o$`  
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。 W.?/p~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E "}@SaB-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 : S3+UT  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _1&Ar4:  
(or"5}\6-  
五. 问题1:一致性 R6O v  
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?| z-606g  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uBa<5YDF  
N{S) b  
struct holder |:&6eDlR  
  { 8"9&x} tl-  
  // uT4|43< G  
  template < typename T > nAEyL+6U  
T &   operator ()( const T & r) const M@{#yEP  
  { P|bow+4  
  return (T & )r; -]HZ?@  
} * l1*zaE  
} ; ;_)~h$1%=  
>*8V]{f9  
这样的话assignment也必须相应改动: SXZ9+<\  
m]!hP^^  
template < typename Left, typename Right > )/%5f{+}  
class assignment P+}~6}wJE  
  { ft6)n T/"&  
Left l; 8zD>t~N2C  
Right r; !43 !JfD  
public : l^9gFp~I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NBY|U{.g  
template < typename T2 > X<}}DZSu a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ly+UY.v"  
} ; _E`+0;O  
v62_VT2v  
同时,holder的operator=也需要改动: Ze eV-  
0H}tb}4  
template < typename T > JiaR*3#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #~|k EGt  
  { P,{Q k~iu  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PY.K_(D  
} hOU H1m.  
'UIFP#GtFO  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *G> x07S)~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MhD'  
fw jo?  
return l(rhs) = r; ,UMr_ e{|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 I[Lg0H8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Oh*~+/u}q  
r |C.K  
template < typename Tp > {fzX2qMZ]  
class constant_t bGH#s {'5  
  { gmRc4o  
  const Tp t; }q.D)'g_  
public : 5]N0p,f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |(3 y09  
template < typename T > :rVR{,pL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 0%rDDB  
  { Q+T#J9Y  
  return t; q`'f /CS  
} OuTV74  
} ; iY,C0=n5Y  
pT]hPuC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G+8)a$?v  
下面就可以修改holder的operator=了 E+@Q u "W  
mvEhP{w  
template < typename T > j2MA['{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O8@65URKx  
  { 0Idek  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]`&_!T  
} bE !SW2:M  
q!z"YpYB  
同时也要修改assignment的operator() SH{@yS[c!  
x z8e1M  
template < typename T2 > ltNC ti{Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o+E~iC u5  
现在代码看起来就很一致了。 '^m.vS!/  
3\XNOJH  
六. 问题2:链式操作 V#7,vas  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,=u;1  
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。 sm/a L^4  
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。 3U@jw,K!{A  
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。 ]<>cjk.ya  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =6[.||9  
SH?McBxS  
template < typename T > |u>(~6  
struct result_1 x.+T65X~4  
  { XHk"nbj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xpR`fq  
} ; 1&=)Bxg4  
@Z~YFnEJi  
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: \Ggh 95y  
=OH X5:Z  
template < typename T > 5~[7|Y  
struct   ref c4tw)O-X  
  { 9Y:I)^ek  
typedef T & reference; 3x+lf4"  
} ; ZbYC3_7w  
template < typename T > =0g!Q   
struct   ref < T &> 6Rn?pe^  
  { 4E^ ?}_$  
typedef T & reference; M}\h?s   
} ; kK[4uQQ  
MbRTOH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oe*1jR_J`[  
t eY@) F  
template < typename T > Ou_H&R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q5(t2nNb  
  { 4Hj)Av <O(  
  return l(t) = r(t); c;VqEpsbl  
} 'Lrn<  
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。 6m:$mhA5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GmH DG-  
=0ZRG 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 !?P8[K  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: xuK"pS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dR S:S_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |4df)  
最后的布局是: xb,d,(^]R  
                Add QHR,p/p  
              /   \ d0:LJ'<Q  
            Divide   5 !O_G%+>5W  
            /   \ U]cXE1c>F  
          _1     3 $tmdE )"&  
似乎一切都解决了?不。 7iP+!e}$.  
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。 o}rG:rhIh  
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。 h9)S&Sk{s  
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: ybBmg'198  
|R}=HsYey  
template < typename Right > >w S'z]T9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k>($[;k|b  
Right & rt) const Ehx9-*]  
  { Tv=lr6t8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cyg2o<O@  
} )E^S+ps  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >rd#,r  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 aK_5@8+ZD  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 wMW<lT=;  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 0g?)j-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 NrqJf-ldo  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? <s9{o uZ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: N:lfKI  
{kpF etXt?  
template < class Action > ]fM|cN8(zM  
class picker : public Action ;{ifLI0#  
  { s)1-xA{'.  
public : :PO./IBX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} = lo.LFV  
  // all the operator overloaded 6("_}9ZOc  
} ; `Lr], >aG  
/|?$C7%a\D  
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。 h&0zR#t  
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: A=<7*E  
2HeX( rB  
template < typename Right > b$_81i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const < z<>E1ZLI  
  { r:H]`Uo'r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .&^p@A~  
} 6w^P{%ul  
bU=Utniq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !d72f8@9  
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。 enQ*uMKd^  
F&B\ X  
template < typename T >   struct picker_maker kXz ~ez 7  
  { .#( vx;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Q-<]'E#\(  
} ; 6 5g ovor  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > luoQ#1F?sl  
  { Aw#<:6-  
typedef picker < T > result; I*u3 e  
} ; RAW;ze*"  
g|~px$<iY  
下面总的结构就有了: K%z!#RyJ4  
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。 K\K& K~Z  
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。 Hyb(.hlZh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }3#\vn0gT  
至此链式操作完美实现。 4XpWDfa.}  
BSm"]!D8*  
,L<JG  
七. 问题3 ]+D@E2E  
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。 rB[J*5v  
#mQ@4k9i  
template < typename T1, typename T2 > $+4DpqJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -UhpPw 6  
  { Btm,'kBG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 9j 2t|D4uT  
} SQN?[v  
N5?bflY  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^k6_j\5j  
?ko#N?hgI  
template < typename T1, typename T2 > H*W>v[>  
struct result_2 > 80{n8  
  { /!5Wd(:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s)-oCT$[  
} ; TQ"XjbhU;X  
&n<YmW?"  
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? FV^jCseZ  
这个差事就留给了holder自己。 6`e{l+c=F  
    _b&|0j:Ud  
~,)jZ-fw  
template < int Order > uxfh?gsL  
class holder; DDrR9}k  
template <> f}-'67*Y  
class holder < 1 > <i~xJi%1#  
  { \J^#2{d  
public : hr vTFJ  
template < typename T > &=@{`2&  
  struct result_1 im>(^{{r&  
  { qb"S   
  typedef T & result; @)Vpj\jM-C  
} ; D$ds[if$U,  
template < typename T1, typename T2 > 7H Har'=T  
  struct result_2 !*#9b  
  { t'44X  
  typedef T1 & result; <6Q^o[L  
} ; a#p+.)Wm  
template < typename T > ,.)wCZ,wca  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z)rW>I  
  { Ks.b).fH  
  return (T & )r; ](r}`u%}y  
} Hx#YN*\.M  
template < typename T1, typename T2 > ? }HK!feU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j yHa}OT  
  { j<^!"_G]*?  
  return (T1 & )r1; $f:uBhM  
} _}R$h=YD  
} ; Z '5itN^  
YSnh2 Bq  
template <> J9T2 p\5  
class holder < 2 > 7@c!4hmrU  
  { +#IUn  
public : $LXa]  
template < typename T > XCM!8x?K  
  struct result_1 Jm4uj &}3  
  { Y '/6T]a  
  typedef T & result; \[G'cE  
} ; ifn=De3+  
template < typename T1, typename T2 > zhJeTctRz  
  struct result_2 O nXo0PV/(  
  { o#m31* o  
  typedef T2 & result; )LP'4*  
} ; j7!u;K^c  
template < typename T > A]bb*a1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VzG|Xtco [  
  { //8W">u  
  return (T & )r; 7 A0?tG  
} jF6_yw  
template < typename T1, typename T2 > Jn hdZa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v H HgZ  
  { >iT mILA  
  return (T2 & )r2; Fs]N9],=I  
} ?b_E\8'q]  
} ; xw*e`9vAe  
<F3{-f'Rx  
4?pb!@l  
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> >。 ,M.C]6YMr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MHwfJ{"zo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W|< c[S  
KM&P5}  
return l(i, j) = r(i, j); 8^_:9&)i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7C|AiSH  
l!p`g>$&f  
  return ( int & )i; 7-S?RU]g  
  return ( int & )j; lT[,w9$  
最后执行i = j; YnpN -Y%g  
可见,参数被正确的选择了。 vP{i+s18B  
eU"yF >6'  
JA^!i98{  
<)d%c%f'`  
QQAEG#.5  
八. 中期总结 "%T~d[M  
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: W^<AUT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j~'.XD={  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Hzz{wY   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "ku[b\W  
TQB) A9  
MZ3 8=nJ  
Le#srr  
+?\JQ|  
a8xvK;`  
九. 简化 i[z 2'tx4  
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。 6 lzjaW5h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JE O$v|X  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 99OZK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 89 d%P J0  
  +-*/&|^等 ~ZafTCa;  
2. 返回引用。 z$&B7?  
  =,各种复合赋值等 |5flvkid  
3. 返回固定类型。 >33=0<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _`gF%$]b  
4. 原样返回。 Mmz; uy_  
  operator, mAlG }<  
5. 返回解引用的类型。 K+Him] b  
  operator*(单目) yl$Ko  
6. 返回地址。 1ZF KLI`V  
  operator&(单目) 1(;{w +nM  
7. 下表访问返回类型。  r(^00hvH  
  operator[] |?KYY0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 F w{:shC  
  operator<<和operator>> ]v<8 l4p;  
hT%fM3|,e  
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。 8i;1JA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &l cfX\y  
vapC5,W"2-  
template < typename Left > C-edQWbcP  
struct value_return |0Z J[[2  
  { ue8 @=}  
template < typename T > )Q1aAS3  
  struct result_1 * o1US  
  { ?EUg B\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j+3\I>  
} ; EI=~*&t  
";U~wZW_  
template < typename T1, typename T2 > [w}-)&c  
  struct result_2 sd4eG  
  { D@p{EH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A"r<$S6  
} ; u""26k51  
} ; X!g;;DB\  
Op0*tj2i),  
Um/l{:S   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xy`Y7W=  
aUL7 ]'q}  
下面我们来剥离functor中的operator() 7s^b@&Le  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l]wfL;u  
KS#A*BRQ  
return l(t) op r(t) 9{(q[C5m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) i7)J|(N2.  
return op l(t) 1{/Cr K/o  
return op l(t1, t2) cQ1[x>OcU  
return l(t) op 4!14: mq  
return l(t1, t2) op f:3cV(mC  
return l(t)[r(t)] e oE)Mq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xqSZ {E:  
Dt!KgI3  
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: $mK;{9Z  
单目: return f(l(t), r(t)); z1b@JCWE  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~g{1lcqQP  
双目: return f(l(t)); 8$c) ]Bv  
return f(l(t1, t2)); 9O &]!ga  
下面就是f的实现,以operator/为例 p7AsNqEp  
KsGW@Ho:  
struct meta_divide 9'(^ Coq  
  { j![1  
template < typename T1, typename T2 > ~5Fx[q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wYe;xk`>  
  { }alq~jY  
  return t1 / t2; N?c~AEk9U  
} <f (z\pi1  
} ; st??CX2  
n^1BtP0!  
这个工作可以让宏来做: q-CgX wU  
}\m.~$|[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Qu#[PDhb  
template < typename T1, typename T2 > \ WS6Qp`c )e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0]f/5jvLj  
以后可以直接用 H3!9H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K 91O$'J  
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 Y*b$^C%2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) X\BFvSv8C  
N5W!(h)  
gb!0%*   
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2v(Y'f.  
l`#rhuy`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5222"yn"c  
class unary_op : public Rettype 7 2i&-`&4  
  { '=G6$O2  
    Left l; L_ T+KaQCH  
public : |;:Kn*0/]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :CqR1_n%  
E<D^j^T  
template < typename T > N[-$*F,:_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uo?R;fX26  
      { KCpq<A%  
      return FuncType::execute(l(t)); A;X3z-[[  
    } I] +OYWp  
Zk~Pq%u  
    template < typename T1, typename T2 > 6W:]'L4!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  Hxy=J  
      { tSni[,4Kq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [c;0eFSi2  
    } 63'% +  
} ; mS}.?[d"  
> {d9z9O  
]2ab~ gr  
同样还可以申明一个binary_op !r6Yq,3  
;9#%E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B*)mHSs2  
class binary_op : public Rettype H/*slqL  
  { o+{7"Na8[  
    Left l; ^r<l#D,  
Right r; &hZ.K"@7{  
public : mz x$(u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #lik: ?  
:RDk{^b)  
template < typename T > 5w~ 0Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1fV)tvU$  
      { ;y7+Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a; a1>1  
    } jT]R"U/Q  
DGTE#?'(  
    template < typename T1, typename T2 > 7'8G,|&:*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 74NL)|M  
      { ./zzuKO8XK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L)<~0GcP  
    } M%$ITE  
} ; h'GOO(  
Myn51pczl  
F( /Ka@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 X]2x0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,*9gy$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zgGJ<=G.  
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。 YADXXQ"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xEq?[M  
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。。。 BbCW3!(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  jrS$!cEo  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) sUQ Q/F6  
下面是修改过的unary_op ,* \s  
T tWzjt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o:*$G~. k  
class unary_op V@y&n1?6  
  { (+xT5 2  
Left l; mBB"e"o  
  X,lhVT |  
public : t+pA9^$[ `  
`WMU'ezF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z;tWV%F5  
\R-'<kN.*  
template < typename T > JSylQ201  
  struct result_1 {md5G$* %  
  { MLi aCG;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hhWy-fP#  
} ; \QG2V$  
}G^'y8U  
template < typename T1, typename T2 > m$hkmD|  
  struct result_2 '~7zeZ'  
  { ?I+$KjE+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6Hy_7\$(-  
} ; L?M x"  
e]dFNunFq0  
template < typename T1, typename T2 > Nw"?~"bo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +Y;hVc E9  
  { )lz)h*%#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x|c_(  
} Hj`\Fm*A  
cdGBo4  
template < typename T >  V_e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RU/SJ1wM"  
  { I\M }Dxpp  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]Nssn\X7  
} ; bHS^  
QX&Y6CC`]  
} ; 0DnOO0Nc  
f<oU" WM  
O0_RW`69  
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 rR/{Yx4  
好啦,现在才真正完美了。 '-XO;{,-R  
现在在picker里面就可以这么添加了: C CLc,r>)  
UUvCi+W  
template < typename Right > bVa?yWb.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .kkhW8:  
  { 6]?W&r|0I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |TQ4:P1T  
} =\MAz[IDj  
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。 mQSn*;9\T3  
)%kiM<})  
d0Ubt  
M} ri>o  
d.Ccc/1-  
十. bind mC-wPi8  
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。 @Cx goX^  
先来分析一下一段例子 s +qodb+  
0r i  
8<ev5af  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SXE@\Afj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8X278^ #  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q \fyp\z  
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。 =[Z3]#h  
我们来写个简单的。 G;[O~N3n.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~6O~Fth  
对于函数对象类的版本: 9KJ}A i  
62Tel4u  
template < typename Func > xpu 2RE  
struct functor_trait f<|*^+  
  { 3zc;_U2  
typedef typename Func::result_type result_type; Jt<J#M<}7  
} ; u~JR]T  
对于无参数函数的版本: 6hcK%0z  
@o#Yq n3Y  
template < typename Ret > Nz*,m'-1e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -II03 S1  
  { l[%=S!  
typedef Ret result_type; C?W}/r[  
} ; 1{a4zGE?[  
对于单参数函数的版本: p8?"}  
nqTOAL9FF  
template < typename Ret, typename V1 > z[O*f#t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vCK+v r!  
  { KDV.ZSF7  
typedef Ret result_type; a0PU&o1EF  
} ; \[)SK`cwd  
对于双参数函数的版本: V eY&pPQ  
!"-.D4*r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > iTT%_-X-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %""h:1/S  
  { Gxxz4    
typedef Ret result_type; B(} 'yY@%u  
} ; vM$hCV ~N  
等等。。。 >,_0Mem2Rr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8$Zwk7 w8A  
m~P30)  
template < typename Func > =w"Kkj>%oh  
struct func_return =*zde0T?l  
  { Q7d@+C  
template < typename T > <%rm?;PBl  
  struct result_1 G$QN_h,}  
  { Ho[]03  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :V@)A/}uk  
} ; hsYE&Np_Q  
.=d40m  
template < typename T1, typename T2 > PyK!Cyq  
  struct result_2 \IudS{ .?;  
  { M`@ASL:u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fBz|-I:k +  
} ; @0C[o9  
} ; CPeu="[  
NpKyrXDJv  
dD~H ft  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WU@_aw[  
c5 AaUza  
template < typename Func, typename aPicker > Q"c/]Sk)  
class binder_1 \i}-Y[Dg  
  { Aho*E9VW  
Func fn; \DBEs02  
aPicker pk; L<B)BEE.  
public : ^Pu:&:ki  
$d4&H/u^  
template < typename T > ^K_FGE0ec  
  struct result_1 h;y}g/HZ  
  { Qe4 % A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X%N!gy  
} ; PBFpV8P,  
&5z9C=]e  
template < typename T1, typename T2 > 6X?:mn'%QF  
  struct result_2 ![fNlG!r  
  { #Ak|p#7 ^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1wd c4>  
} ; ~Eb:AC5  
v<<ATs%w  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _g( aO70Zu  
FZZO-,xa  
template < typename T > kt\,$.v8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EA9.?F  
  { jENC1T(  
  return fn(pk(t)); g>w {{G  
} ".N{v1  
template < typename T1, typename T2 > '|) ,?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u?g&(h  
  { .n4{xQo,EJ  
  return fn(pk(t1, t2)); R?/xH=u>  
} ?~.:C'  
} ; 'jO8C2Th%  
l]Xbd{  
^;9l3P{  
一目了然不是么? ,oSn<$%/q  
最后实现bind @ uN+]e+3  
>H5t,FfQL  
ocMTTVo  
template < typename Func, typename aPicker > a\oz-`ESa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |!7leL  
  { =1(7T.t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ) j&khHD  
} I&gd"F _v}  
, /jHhKW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +Wy`X5v  
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。 |:4?K*w",  
],~[^0  
十一. phoenix -1NR]#P'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @g+v2(f2v  
0=t2|,}  
for_each(v.begin(), v.end(), Ea'jAIFPpO  
( \/gf_R_GN  
do_ bb\XZ~)F  
[ v&7<f$5  
  cout << _1 <<   " , " 84reyA  
] .3XiL=^~Qp  
.while_( -- _1), rnp; R  
cout << var( " \n " ) /0Qo(  
) *O@Zn  
); 4,h)<(d{  
8;c\} D  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Qp)?wny4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor |`Yn'Mj8rm  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {Oq8A.daJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ruq>+ }4  
A #m_w*  
N;BuBm5K  
template < typename Cond, typename Actor > 1>Vq<z  
class do_while A-_M=\  
  { rz-61A) _  
Cond cd; X&5N 89  
Actor act; <SOG?Lh~  
public : ,{msJyacmR  
template < typename T > d)D!np=  
  struct result_1 &m[}%e%~0  
  { !g}@xwWax  
  typedef int result_type; |O'*CCrCL  
} ; M"{*))O\-c  
tq@)J_7|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /YU8L  
2Q@Jp`# ,4  
template < typename T > V m8dX?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "oFi+']*  
  { . .S3-(xW  
  do UzIE,A  
    { >"b\$",~6  
  act(t); c93 Ok|  
  } &`vThs[x  
  while (cd(t)); C?]eFKS."  
  return   0 ; MZcvr9y  
} Y8IC4:EO  
} ; J|be'V#]1  
#902x*Z'c"  
R+e)TR7+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Dd/]?4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9n_Rk W5g  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 h05FR[</  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "AKr;|m  
下面就是产生这个functor的类: \v<S:cTf  
AcH!KbYf  
I*(kv7(c0  
template < typename Actor > n _ ?+QF  
class do_while_actor ,O-_Pv  
  { .m>Qlh  
Actor act;  6GVAR  
public : @2d9 7.X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7t}s5}Z 4  
GBR$k P  
template < typename Cond > *<SXzJ(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yM9>)SE5`  
} ; ~UQ<8`@a  
5!$sQ@#}D  
fO^s4gWTg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _dCDT$^&r  
最后,是那个do_ C"0 VOb  
)D'# >!Y  
be]/ROP>H  
class do_while_invoker 3&{6+A  
  { 'W54 T  
public : F`(;@LO  
template < typename Actor > COw!a\Jl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0Bkz)4R  
  { Cc`-34/%  
  return do_while_actor < Actor > (act); K^tc]ZQ  
} kRbJK  
} do_; p}/D{|xO  
aUc#,t;Qd  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L\c3D|  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n&|N=zh  
最后来说说怎么处理break和continue SAf)#HXa  
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。 /n>vPJvz  
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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