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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0i}4T:J@`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cr!6qv1  
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, @WIcH:_w-  
r3X|*/  
G5y>v^&H  
 SJY<#_b  
  class filler %-? :'F!1  
  { 5IeF |#g  
public : QG\lXY,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }V.Wp6"S   
} ; [t55Kz*cD  
oY@4G)5  
%1Gat6V<'  
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: Q9X7- \n  
G)28#aH  
i3I'n*  
5Z{h!}Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @NMFurm  
+RexQE  
ra \Moy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 td^2gjr^5  
iTTe`Zr5y  
X E]YKJ?|k  
@MIBW)P<  
二. 战前分析 r(`;CY]@  
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。 fsa  
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 JlAUie8  
%lZ++?&^  
iq$edq[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [Af&K22M(X  
  /* --------------------------------------------- */ ZN!OM)@:!  
vector < int *> vp( 10 ); O[Xl*9P  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l!f/0Rx5  
/* --------------------------------------------- */ }^uUw&   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *_d+cG  
/* --------------------------------------------- */ ) |`eCzCB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6zK8-V?9F  
  /* --------------------------------------------- */ QC.WR'.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SdhdXVZ  
/* --------------------------------------------- */ xlVQ[Mt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $,ev <4I&  
lyiBRMiP|  
?(GMe>  
4?XX_=+F|  
看了之后,我们可以思考一些问题: 87%t=X  
1._1, _2是什么? 6GCwc1g  
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。 ,j wU\xo`C  
2._1 = 1是在做什么? !}wJ+R ^2  
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。 g~_cYy  
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。 $|.x!sA  
dq%N,1.F  
! *\)7D  
三. 动工 @`2<^-r\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (gBP`*2  
y XZZ)i_  
 FRI<A8  
_3<J!$]&p  
template < typename T > 5;{d*L  
class assignment 21GjRPs\  
  { ) Ph.  
T value; FH}n]T  
public : log{jF  
assignment( const T & v) : value(v) {} }xTTz,Oj$  
template < typename T2 > "m +Eu|{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uy\< t  
} ; vC~];!^  
B&A4-w v  
LNml["   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 P8!Vcy938  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /,$;xt-J35  
DbJ:KQ!*  
@/H1}pM~  
t5N@ z  
  class holder 1i#uKKwE  
  { l5Z=aW Q  
public : K"VphKvR  
template < typename T > CeS8I-,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q7mqzMDk  
  { 9>u2; 'Ls  
  return assignment < T > (t); {"!V&}  
} "C.'_H!Ex  
} ; ,0NVb7F;k  
rZ 9bz}K  
 Fwyv>U  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: pl Ii  
K CJ zE>  
  static holder _1; 1qbd6D|t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (7`goi7M  
'IBs/9=ZC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Dk|S`3  
而不用手动写一个函数对象。 (~xFd^W9o  
x,IU]YW@  
!I]fNTv<  
W=}l=o!G.  
四. 问题分析 p.TR1BHw  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 \$ ^z.  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \lCr~D5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &}32X-~y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^i_mGeu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I? dh"*Js&  
rtv\Pf|  
五. 问题1:一致性 xb0hJ~e  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^tsIgK^9H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *!%y.$\cE  
K6~N{:.s  
struct holder ??=CAU%\  
  { /ivt8Uiw  
  // ,,mkB6;  
  template < typename T > GV6!`@<  
T &   operator ()( const T & r) const l*uNi47|  
  { a1 M-F3  
  return (T & )r; ;j=/2vU~@  
} ySP1WK  
} ; uljd)kLy4O  
Gv>,Ad ka  
这样的话assignment也必须相应改动: dr^pzM!N  
_7~O>.  
template < typename Left, typename Right > o4o&}  
class assignment s#;|8_L M  
  { ncb?iJ/b^  
Left l; \    
Right r; +N"A5U  
public : 5Ft bZ1L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zCL/^^#  
template < typename T2 > [%YA42_`LD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yeKzI~  
} ; Un^QNd>  
!jMa%;/  
同时,holder的operator=也需要改动: H:#b(&qw2  
?(Dkh${@  
template < typename T > 4LtFv)i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K6@QZc5.!  
  { =#^%; 66z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  }XaO~]  
} 1d7oR`qr  
s6OnHX\it7  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *6e`km  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JTNQz  
E{^*^+c"h  
return l(rhs) = r; x8.7])?w  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~IZ'zuc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: mC n,I  
k^ J~l=?v  
template < typename Tp > )^ R]3!v  
class constant_t qg:R+`z  
  { *GbC`X)  
  const Tp t; &BqRyUM$F  
public : ,IA0n79  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wg^#S  
template < typename T > &fdH HN  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m;WUp{'  
  { {CR~G2Z  
  return t; BZQ98"Fz*  
} ,G e7 9(  
} ; <oI{:KH  
w3PE.A"Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v#a`*^ ^  
下面就可以修改holder的operator=了 M<r' j $g  
(u@[}!  
template < typename T > .6xP>!E}Q  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,E3"Ai sI  
  { ^6#FqK+{u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x6* {@J&5*  
} kCL)F\v"iT  
T_\HU*\  
同时也要修改assignment的operator() N)lzX X  
w}G2m)(  
template < typename T2 > 2JYp.CJv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4wX{N   
现在代码看起来就很一致了。 C<r7d [  
@z#;O2  
六. 问题2:链式操作 @SDsd^N{2P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ElZ'/l*\  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /v: g' #n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 r7c(/P^$G  
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。 }+nC}A"BC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NOP~?p  
pB|L%#.cW  
template < typename T > Qpndi$2H!  
struct result_1 |0U"#xkf  
  { +)^F9LPl  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [N$da=`wv  
} ; `mQY%p|  
U;D!m+.HK  
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: `x lsvK>  
2" ~!Pu^.j  
template < typename T > <P3r+ 1|R  
struct   ref ta> g:  
  { Dp6]!;kx  
typedef T & reference; `FH Hh  
} ; 2*vOo^f  
template < typename T > VjtI1I  
struct   ref < T &> xH; qJRHa  
  { C (vi ns  
typedef T & reference; w (W+Y+up  
} ; gAhCNOp  
@X>k@M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^b~&}uU  
;o,t *  
template < typename T > b3wE8Co  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  $Tfq9  
  { t LdBnf  
  return l(t) = r(t); a^'1o9  
} $yIcut7  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 S6B(g_D|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 k;3Bv 6  
GfUIF]X  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &32qv` V_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;DL|%-%;$r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |VB}Kv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }9R45h}{<  
最后的布局是: nZfTK>)A0  
                Add 6dV@.(][a  
              /   \ xrA(#\}f$  
            Divide   5 KZ6}),p  
            /   \ j1N1c~2  
          _1     3 *qAF#  
似乎一切都解决了?不。 nSz Fs(]f  
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。 g (33h2"  
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。 ^TyusfOz  
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: U`,&Q ]  
[@ "H2#CQ  
template < typename Right > ?;0=>3p*0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {p|OKf  
Right & rt) const ]cc4+}L~  
  { |b;}' *  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;*:d)'A  
} HW|c -\tS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZFOYYht  
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。 UG s <<  
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。 I.fV_ H^  
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。 >B>CV8p6w  
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。 RecA?-0  
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? O4@Ki4f3A%  
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: - DlKFN  
NS#qein~i  
template < class Action > oIt.Pc~;'#  
class picker : public Action zG[fPD  
  { K)]7e?:Wu  
public : S6 $S%$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y+(<Is0w  
  // all the operator overloaded /R''R:j  
} ; [@";\C_I  
N;F1Z-9  
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。 -3qB,KT  
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: J{@gp,&e  
PkLRQ}  
template < typename Right >  &{7n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ::dLOf8o  
  { P~#!-9?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =3{h9  
} :t(gD8;  
G`R Ed-Z[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >L$y|8 O  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 s^^X.z ,  
5w gtc~  
template < typename T >   struct picker_maker Q#}} 1}Ja  
  { (i|`PA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -vGyEd7  
} ; +AZ=nMgW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,M>W)TSH  
  { H'<9;bD -  
typedef picker < T > result; 3rZFN^  
} ; Nn ?BD4i  
o2 W pi  
下面总的结构就有了: +IuV8XT2(  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 k!xi (l<C  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 T5z %X:VD(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DOkEWqM!  
至此链式操作完美实现。 =oluw|TCe7  
 )"&-vg<  
Z%`} `(  
七. 问题3 Q[i;I bY  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 x~$P.X7(~  
GLwL'C'591  
template < typename T1, typename T2 > BXa1 [7Z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N Rcg~Nu  
  { 6vX+- f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6O"Vy  
} 'M_8U0k  
`tVBV :4\  
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: 7V4 iPx  
MCurKT<pQ  
template < typename T1, typename T2 > 1ScfX\ F=  
struct result_2 BC(f1  
  { ]gI XG`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; , ZD!Qb  
} ; Sj+ gf~~  
yZb@  
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? =V"ags   
这个差事就留给了holder自己。 L FHyiIO  
    |O+R%'z'<  
'$ s:cS`=  
template < int Order > L0UAS'hf  
class holder; -njxc{b  
template <> z:+Xs!S  
class holder < 1 > ,T|iA/c  
  { 3Nr8H.u&q  
public : *gMuo6  
template < typename T > Y;e@ `.(  
  struct result_1 56>Zqtp*  
  { , $}P<WZMu  
  typedef T & result; \z:p"eua z  
} ; %a5Sc|&-  
template < typename T1, typename T2 > &'WgBjP  
  struct result_2 *#N%3:@T  
  { 7vNS@[8  
  typedef T1 & result; T(a* d7  
} ; g|"z'_  
template < typename T > ) OZDq]mV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HjGT{o  
  { A7VF >{L./  
  return (T & )r; ^P"t "  
} a+A/l  
template < typename T1, typename T2 > 2}[rc%tV:?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $]|_xG-6{  
  { R j(="+SPj  
  return (T1 & )r1; $ n  n4  
} Vn];vN  
} ; VY=~cVkzS  
GY@Np^>[a  
template <> 9rn!U2  
class holder < 2 > @F=ZGmq  
  { 8}xU]N#EV  
public : EIEwrC  
template < typename T > {4}Sl^kn*  
  struct result_1 V *S|Qy!p  
  { @a%,0Wn  
  typedef T & result; LMsbTF@E  
} ; GS8,mQ8l*l  
template < typename T1, typename T2 > bCd! ap+#  
  struct result_2 WVy"MD  
  {  P/nXY  
  typedef T2 & result; Sl:\5]'yJ  
} ; - /#3U{O  
template < typename T > b'3#FI=:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MMhd-B1O&  
  { 8 Sl[&  
  return (T & )r; 0<nKB}9  
} YX^{lD1Jj  
template < typename T1, typename T2 > q/Q^\HTk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tSYeZ~  
  { wKk  
  return (T2 & )r2; .IF dJ  
} -d_FB?X  
} ; j|lg&kN  
eC[g"Ef  
o|^0DYb  
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> >。 '? yZ,t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F b`V.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: oJ6 d:  
J)'6 z  
return l(i, j) = r(i, j); p&vQ* }  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Bfi9%:eG  
C$ZY=UXz!T  
  return ( int & )i; >f`}CLsY  
  return ( int & )j; am:LLk-Lx  
最后执行i = j; (c(?s`;  
可见,参数被正确的选择了。 Kh$L~4l  
dr'6N1B@  
?ZTB u[  
&hV;3";  
`f6Qd2\  
八. 中期总结 dE ^(KBF  
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: S1$\D!|1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <9@VY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1/HPcCsHb  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uA}asm  
ZJR{c5TE  
;GH(A=}/Y  
{W `/KU?u  
X 8[T*L.  
u6(7#n02  
九. 简化 Z>CFH9  
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。 oL VtP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 azE>uEsE  
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: &<tji8Dj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zQ)[re)  
  +-*/&|^等 ORfA]I-u  
2. 返回引用。 Kl+*Sp!  
  =,各种复合赋值等 HF47Lc*c  
3. 返回固定类型。 3P #1fI(c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZQ~?  
4. 原样返回。 $1Xg[>1g5  
  operator, b[*d i{?-  
5. 返回解引用的类型。 Nk=M  
  operator*(单目) d^lA52X6P  
6. 返回地址。 F},JP'\X  
  operator&(单目) RKj A`cJ  
7. 下表访问返回类型。 @XmMD6{<  
  operator[] |/p ^e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3%cNePlr  
  operator<<和operator>> x;b'y4kH  
sjaG%f&h  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5R o5Cg~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ` -w;=_Bm  
>fb*X'Zi%  
template < typename Left > \OY2|  
struct value_return m m`:ci  
  { }cS3mJ  
template < typename T > rNgE/=X  
  struct result_1 %mI`mpf  
  { x6$P(eN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; r)7A# 3wId  
} ; WX?|iw I~  
9cj=CuE  
template < typename T1, typename T2 > 2V~Yb1P  
  struct result_2 %mxG;w$  
  { $}HSU>,%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 34P? nW(  
} ; [q(7Jv  
} ; $6Ty~.RP5H  
7L]fCw p[  
bgEUG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PDGh\Y[AK,  
[9>1e  
下面我们来剥离functor中的operator() -MOf[f^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~Q6ufTGhpM  
;zh|*F>  
return l(t) op r(t) +VU,U`W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +,PBhB  
return op l(t) .WtaU  
return op l(t1, t2) F] ~`57  
return l(t) op I[F.M}5:z  
return l(t1, t2) op ^l iyWl  
return l(t)[r(t)] OSq"q-Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l'o'q7&=z  
-M/ny-; `}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: P+Hs6Q  
单目: return f(l(t), r(t)); v,2{Vr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Llg[YBJ7>  
双目: return f(l(t)); Xw![}L >  
return f(l(t1, t2)); 7H./o Vl  
下面就是f的实现,以operator/为例 hd^?svID  
xkqt(ng(  
struct meta_divide *[ A%tj%  
  { [!DLT6Qk  
template < typename T1, typename T2 > F%< 0pi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?(R6}ab>K7  
  { ) tsaDG-E  
  return t1 / t2; e`C'5`d]  
} Bj\0RmVa1  
} ; AQ-PY  
w"aD"}3  
这个工作可以让宏来做: ph3[}><6  
D5U\~'{L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ogQbST  
template < typename T1, typename T2 > \ 4} =]QQoE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; thUs%F.5?  
以后可以直接用 @AWKEo<7.I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n:;2Z  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ZT|E1[Q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~+4OG 0  
r5rK>  
}_Jai4O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Ig S.U  
O":x$>'t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :~`E @`/  
class unary_op : public Rettype  LqU]&AAh  
  { +F`! Jt  
    Left l; Z*kg= hs^  
public : *^QfTKN   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g*!2.P  
,V |>nkQ  
template < typename T > M22 ^.,Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?hmj0i;XC  
      { K uFDkT!  
      return FuncType::execute(l(t)); Grkj @Q*  
    } b-~Gt]%>m  
8$@gAlI^  
    template < typename T1, typename T2 > Z7Mc.[C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Imi_}NB+  
      { N{E >R&,q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _H%ylAt1j  
    } l-M~e]  
} ; K b{  
V4xZC\)Gk  
Xhi9\wteYw  
同样还可以申明一个binary_op ( R Ttz  
?p6+?\H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^oPf>\),C  
class binary_op : public Rettype gLu#M:4N  
  { %tmK6cY4Y  
    Left l; 8th G-  
Right r; szWh#O5=  
public : #d__  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *mq+w&  
m"jqHGFV  
template < typename T > I~#'76L[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~6{;3"^<  
      { : h-N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :)%Vahu  
    } nq A> }A  
Xgop1  
    template < typename T1, typename T2 > Xc`'i@FX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X}g!Lp  
      { -pcYhLIn  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !3d +"tL S  
    } a o\+%s  
} ; Qm ;ip E  
iB[%5i-  
|>VDMezy  
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 HR)joD*q;[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;h] zN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `O0v2?/f0  
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。 vek9. 4! ]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >fQ-( io  
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。。。 }1Q]C"hY  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &Zq43~  
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) I gA0RY1  
下面是修改过的unary_op 2&06Db(  
yO$]9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ezy0m}@   
class unary_op @[.%A;E4  
  { l}Jf;C*j1z  
Left l; k >U&Us0  
  8?P@<Do%  
public : .hBE&Y>\  
HWD  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Exk[;lI  
 t\u0\l>  
template < typename T > lSl=6R  
  struct result_1 %w_h8  
  { (g4.bbEm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D.U)R7(  
} ;  +'Tr>2V  
|.)dOk,o  
template < typename T1, typename T2 > f; >DM  
  struct result_2 Hi <{c  
  { rEs,o3h?po  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0|P RCq  
} ; ,Q >u N  
UPUO8W)<Z6  
template < typename T1, typename T2 > C6:<.`iD87  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !x|OgvJ  
  { )O2giVq7[0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CzST~*lH  
} A)s  
om9fg66  
template < typename T > pH'#v]"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bU(t5 [  
  { W1U r~x`  
  return OpClass::execute(lt(t)); Kh'/Ne?  
} +'JM:};1X8  
ki=-0G*]  
} ; J{\S+O2,*  
DRj\i6-v  
(/tbe@<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~z%K9YcyU  
好啦,现在才真正完美了。 h+}`mi  
现在在picker里面就可以这么添加了: %Mz(G-I.\  
`A$yF38!  
template < typename Right > dX,2cK[aG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lMFj"x\  
  { buG0#:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "JKrbgN@;L  
} T&X*[kP  
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。 M($dh9A_  
N-4LdC  
fG2\p&z  
N1zB; -0t  
srO {Ci0  
十. bind Tg)Fr)  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 1E=%:?d  
先来分析一下一段例子 3RZP 12x  
 s>76?Q:i  
<0 k(d:H-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M E4MZt:>  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  r,!7TuBl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -Q<3Q_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #rF|X6P  
我们来写个简单的。 rhHX0+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "!9~77  
对于函数对象类的版本: srw5&s(3X  
w}K<,5I>  
template < typename Func > u&m B;:&  
struct functor_trait `.>2h}op  
  { n,bZj<3t  
typedef typename Func::result_type result_type; &d[&8V5S  
} ; u&9|9+"N  
对于无参数函数的版本: HhH[pE  
cRDjpc]  
template < typename Ret > ,A h QA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K%1'zSAyK  
  { 2_ <  
typedef Ret result_type; )PVX)2P_C  
} ; 593D/^}D  
对于单参数函数的版本: %o.{h  
GL(R9Y  
template < typename Ret, typename V1 > {~.h;'m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i$?i1z*c}  
  { XTXRC$B  
typedef Ret result_type; q{[}*%  
} ; ?r"m*fY%  
对于双参数函数的版本: V+W,# 5  
1b-4wonQd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %AF~Ki  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &JVe -.  
  { C(Yk-7  
typedef Ret result_type; K!lGo3n]  
} ; A=Q"IdK  
等等。。。 H :}|UW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h?p&9[e`  
@D[jUC$E  
template < typename Func > t.v@\[{ -  
struct func_return S6*3."Sk  
  { DO'$J9;*  
template < typename T > oQBfDD0  
  struct result_1 f5IO<(:E^  
  { 5#!pwjt~7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !E'jd72O  
} ; o6P)IZ1  
M@[{j  
template < typename T1, typename T2 > hug8Hhf_&  
  struct result_2 Q4JwX=ZVj  
  { dBE :rZu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C%85Aq*4  
} ; 9?:SxI;v  
} ; wv|:-8V  
l 'fUa  
4(B{-cK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z,.*!S=?h  
Vf`n>  
template < typename Func, typename aPicker > m,K0BL  
class binder_1 #*:y2W%H  
  { ]d&6 ?7 !>  
Func fn; X<9jBj/t  
aPicker pk; 'QFf 7A  
public : ,9^wKS!7$  
Y.Na9&-(  
template < typename T > n{J<7I e"*  
  struct result_1 o}mD1q0yE  
  { "<SK=W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H1N_  
} ; Edj}\e*-J  
s(q\!\FS  
template < typename T1, typename T2 > V/j+Z1ZW  
  struct result_2 7z9gsi  
  { k%?wNk>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }Y~o =3-  
} ; ]i3 2-8%  
@]" :3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qiV#T +\  
<\|f;7/  
template < typename T > hhLEU_U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qd6XKl\5  
  { '9>z4G*Td  
  return fn(pk(t)); xV @X%E  
} {wiw]@c8  
template < typename T1, typename T2 > v?F~fRH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6H\3  
  { id8a#&t]  
  return fn(pk(t1, t2)); LSv0zAIe/  
} j y R 9a!  
} ; I:Wrwd  
MQ9 9fD$  
$rD&rsx6  
一目了然不是么? j4$XAq~W  
最后实现bind Zmw'.hL  
+FRXTku(  
pPem;i^~  
template < typename Func, typename aPicker > _"6{Rb53v=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :jKD M  
  { pi[:"}m]/P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /xj^TyWM  
} f8'D{OP"G  
r%A-  
2个以上参数的bind可以同理实现。 c&z@HEzV7  
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。 vG`R.  
eL[BH8l  
十一. phoenix h lD0^8S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @ 6w\q?.s  
w?|gJ*B"  
for_each(v.begin(), v.end(), $q.% 4  
( 6cQh8_/>{#  
do_ @2c Gx/1#  
[ (E )@@p7,:  
  cout << _1 <<   " , " `j{ 5$X  
] %b<cJ]F  
.while_( -- _1), ?NoG.  
cout << var( " \n " ) V\r!H>  
) WQv%57+  
); @U08v_,  
#G%[4.$n.  
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: 9ar+Ph@*  
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 DyIuM{Owj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ue@ fry  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |fkz=*rn  
#u`i4  
ohklLZoZ  
template < typename Cond, typename Actor > me"}1REa  
class do_while %/NB263Db  
  { }w ^Hm3Y^&  
Cond cd; ^3 C8GzOsO  
Actor act; AAUFX/}8P  
public : A J<Sa=  
template < typename T > 6Ty;m>j  
  struct result_1 `3m7b!0k  
  { \tH^w@j47  
  typedef int result_type; bII pJQ1.[  
} ; Xg E\q  
w}nc^6qH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?_*X\En*3  
KfD=3h=  
template < typename T > 9bd$mp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;5QdT{$H  
  { Ry9kGdqO  
  do CmKbpN*  
    { |X@ZM  
  act(t); LPO:K a  
  } =0!PnBGYn  
  while (cd(t)); {2QCdj46  
  return   0 ; mDZ/Kp{  
} L,6v!9@  
} ; eK[8$1  
`5,46_  
I~ Q2jg2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BnJpC<xm  
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。 r/o1a't;  
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。 uL| Wuq  
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。 o6L\39v_  
下面就是产生这个functor的类: hq[;QF:B  
}n/6.%  
W u?A} fH  
template < typename Actor > !c+,OU[  
class do_while_actor EY'kIVk  
  { H8@1Kt  
Actor act; x-J.*X/aB  
public : !0i6:2nw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t&m 8 V$Q  
N 0<([B;  
template < typename Cond > &5k$ v^W5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; HoE@t-S  
} ; 5eS0 B{,c  
CWF(OMA  
UqHk2h-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x~3N})T5  
最后,是那个do_ ;\1/4;m  
hc#Lni R3$  
o3C7JG  
class do_while_invoker %%d3M->C}  
  { C{Y0}ZrmlF  
public : 39Nz>Nu:  
template < typename Actor > U~h f,Oxi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qaE>])  
  { jUnS&1]MF  
  return do_while_actor < Actor > (act); R#QOG}  
} (@wgNA-P  
} do_; EyU5r$G  
I'W`XN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l;F\s&^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 m/M=.\]  
最后来说说怎么处理break和continue Gs`[\<;LI  
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。 ",&^ f  
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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