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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3((53@s98  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5`3f"(ay/  
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, K\GIh8L  
5"JnJH  
x uDn:  
e`Z3{H}  
  class filler H9Pe,eHs  
  { 1yIo 'i1  
public : .DkDMg1US  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L5*,l`lET  
} ;  8E!I9z  
TAt9+\'  
,`JXBI~  
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: ^D0BGC&&  
"@[xo7T  
;ckv$S[p  
WPM<Qv L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XU#nqvS`.  
^(0tNX/XD  
OWK)4[HY(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z0e+CEzq  
HG%H@uK  
/fM6%V=Y  
jdYv*/^  
二. 战前分析 |k4ZTr]?  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 q61 rNOw_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =w.#j-jR  
r4c3t,L*$I  
G r;~P*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \[+\JWJj  
  /* --------------------------------------------- */ "Rp]2'?  
vector < int *> vp( 10 ); dkQA[/k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nA]dQ+5sT  
/* --------------------------------------------- */ C"IP1N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Fq5);sX=  
/* --------------------------------------------- */ 0OMyE9jJJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); []Z| *+=Q  
  /* --------------------------------------------- */ q t}[M|Q^r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yf=ek= =  
/* --------------------------------------------- */ ~j\/3;^s   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;61m  
lC1X9Op  
"A:wWb<m  
I$`Vw >  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~5wCehSb  
1._1, _2是什么? LE Y Y{G?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 j$]t`6gG  
2._1 = 1是在做什么? NC vwg  
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。 Ac.z6]p  
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。 EVj48  
uBks#Y*3$  
<][|,9mw  
三. 动工 R^F99L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %;zWS/JhL  
+>OEp * j  
DZXv3gnX  
Z<r&- !z  
template < typename T > |"P5%k#6^>  
class assignment P N_QK Z  
  { &K^h'>t'  
T value; o\Hg2^YY>  
public : _}!Q4K  
assignment( const T & v) : value(v) {} j<+iL]b  
template < typename T2 > .@APxeU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "MXd!  
} ; ;8g#"p*&  
Vb 4Qt#o  
~pj9_I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 US7hKNm.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _jZDSz|Yb  
-lMC{~h\(S  
nwN<Q\]S  
G-n`X":$DT  
  class holder SQ5*?u\  
  { ~|J6M  
public : uB,B%XHj  
template < typename T > !4jS=Lhe>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const oqDW}>.  
  { %e%nsj6  
  return assignment < T > (t); 8XJ%Yuu  
} @;<w"j`r  
} ; ]jHB'Y  
Y=3Y~  
3<+l.Wly  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: O:7y-r0i  
5Cy)#Z{  
  static holder _1; lGLZIp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RFK N,oB  
\\)-[4uC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m; ABHq#  
而不用手动写一个函数对象。 S|]~,l2]}  
Gs?W7}<$  
,(`@ZFp$  
RL&3 P@r  
四. 问题分析 I;-{#OE,  
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。 nLtP^ 1~9H  
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。 cR5<.$aY  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KH KqE6  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >; W)tc,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y,(eu*Za  
DR0W)K ^  
五. 问题1:一致性 <O>Q;}>gfc  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| uEi!P2zN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  Uero!+_  
Ew;<iY[  
struct holder mG@Q}Y(  
  { bY>o%LL-  
  // 2s{yg%U(  
  template < typename T > I$ mOy{/#  
T &   operator ()( const T & r) const Ew:JpMR  
  { XbH X,W$h  
  return (T & )r; `z=MI66Nl  
} <![T~<.  
} ; ZY/at/v  
,OasT!Sr  
这样的话assignment也必须相应改动: p-7dJ  
v}_$9&|S  
template < typename Left, typename Right > f8&=D4)-w  
class assignment If&p$pAH?  
  { C3_*o>8  
Left l; {9l4 pT3  
Right r; gN]`$==c[  
public : MW$9,[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }dXL= ul  
template < typename T2 > v%FVz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } lpp'.HTP  
} ; J5o"JRJ"  
So8P 8TCK  
同时,holder的operator=也需要改动: UJm`GO  
sJ?kp^!g  
template < typename T > W"Rii]GK"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O.$<Bf9  
  { 8% |x)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'QV 4 =h`  
} ~0}eNz*  
'  qM3.U  
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。 q(r2\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 isd[l-wAmf  
LTY.i3  
return l(rhs) = r; FCe503qND$  
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。 x9ws@=[:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X! ]~]%K$y  
wk/->Rz  
template < typename Tp > ry< P LRN  
class constant_t hW},%  
  { 7Ow7|  
  const Tp t; =0:hrg+Zgx  
public : S77Gc:[;8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E+2y-B)E  
template < typename T > Z~nl{P#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?eO|s5r  
  { 8r|LFuI  
  return t; <^~F~]wnH  
} 08` @u4  
} ; @E)XT\;3  
^$L/Mv+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W[?B@sdSZ  
下面就可以修改holder的operator=了 )5t_tPv  
Qpc{7#bp  
template < typename T > xl9l>k6,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lxd<^R3i#^  
  { }"8_$VDcz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +\ySx^vi  
} bCrB'&^t  
2<O8=I _  
同时也要修改assignment的operator() wTW"1M  
"L)pH@)  
template < typename T2 > ES~]rPVS  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .Sn1YAhE  
现在代码看起来就很一致了。 f65Sr"qB3  
D[r  
六. 问题2:链式操作 J91`wA&r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :d#NnR0^L  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Kaa*;T![  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /f[_]LeV]  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4(&'V+o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d;^?6V  
7h<K)aT  
template < typename T > l}^#kHSyd  
struct result_1 Yru[{h8hw`  
  { 4TKi)0 #7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .3&m:P8zV  
} ; ;H=6u  
2ya`2 m  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: H5AY6),  
OS 6 )`  
template < typename T > s7e'9Bx  
struct   ref 6)$_2G%Zq  
  { {2x5 V#6  
typedef T & reference; }B- A*TI<h  
} ; Dpd$&Wr0Y  
template < typename T > UE4#j \  
struct   ref < T &> pUr[MnQLf  
  { Y'5ck(  
typedef T & reference; LZVO9e]  
} ; x\DkS,O  
' 7A7HDJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0o]K6 b  
>+#[O"  
template < typename T > JW\"S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +Xp;T`,v  
  {  {5udol5?  
  return l(t) = r(t); jveRiW@  
} ~roHnJ>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 z!+<m<  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a}K+w7VY\  
`9+EhP$RS  
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 IO#W#wW$M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [UH5D~Yx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,ln uu  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CA4-&O"  
最后的布局是: o^?{j*)g  
                Add WI6E3,ejB1  
              /   \ K*9b `%  
            Divide   5 bwJi[xF  
            /   \ n@Ag`}  
          _1     3 CnH R&`  
似乎一切都解决了?不。 o FLrSmY)E  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 1aE/_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 q UnFEg  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: arP+(1U  
pqSE|3*l  
template < typename Right > 1,T9HpM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {yHfE,  
Right & rt) const C=IH#E=  
  { kA4ei  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~@D%qbN  
} ;ZJ,l)BNO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 PHvjsA%"   
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 /09=Tyy/\  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 \6hL W_q1  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 `5Btg. &  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 hD1AK+y  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Wts{tb  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: `4 bd,  
shT[|@"C  
template < class Action > mM* yv  
class picker : public Action lrhAO"/1  
  { k+[KD>;1  
public : nY9qYFw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Nr9[Vz?$P  
  // all the operator overloaded gKN_~{{OD  
} ; \bic.0-  
Wp}9%Mq~Jy  
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。 \`&pk-uW  
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: RRqMwy>%  
ib \[ ~rg  
template < typename Right > rfRo*u2"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N[bN"'U/1  
  { eC?/l*gF 3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &ZN'Ey?  
} 0:'jU  
>iH).:j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > yZp:hs#  
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。 VaSNFl1_M  
wLSZL  
template < typename T >   struct picker_maker Qz+d[%Q}x  
  { jF{gDK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &&1Y"dFs  
} ; -]\E}Ti  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YeC,@d[  
  { F/*fQAa"  
typedef picker < T > result; } Tr83B|  
} ; x7Rq|NQ  
t;dQ~e20  
下面总的结构就有了: s}#[*WOc  
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。 =jIT"rk  
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。 V`,[=u?c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n>:c}QAJH  
至此链式操作完美实现。 R}wwC[{  
d Zz^9:C+  
9/daRq$  
七. 问题3 qM>OE8c#/  
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。 {Okik}Oh  
:Q ?J}N  
template < typename T1, typename T2 > >|/ ? Up  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const on;sq8;  
  { 7G[ GHc>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #)mkD4  
} SKSAriS~  
RO$ @>vL  
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: ( ssH=a  
1gShV ]2  
template < typename T1, typename T2 > 8U2 wH  
struct result_2  ,eeL5V  
  { +%}5{lu_e  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CDW(qq-zD  
} ; EB2^]?  
39T&c85  
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? 3TiXYH  
这个差事就留给了holder自己。 7 Mki?EG  
    O&gwr  
OpbT63@L  
template < int Order >  TXD^Do5^  
class holder; k[ffs}  
template <> :qCm71*  
class holder < 1 > (2S!$w%  
  { }8V;s-1  
public : H]i+o6  
template < typename T > Iz?W tm }  
  struct result_1 ^dUfTG9{  
  { t66f 7AR  
  typedef T & result; oa&US_  
} ; F0BOhlK  
template < typename T1, typename T2 > p#;dLM/EA  
  struct result_2 eW"x%|/Q7  
  { D;^ZWz0  
  typedef T1 & result; vQBY1-S  
} ; b*FU*)<4.  
template < typename T > SEQO2`]e:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bm tJU3Rm  
  { GrLM${G  
  return (T & )r; c(Uj'uLc  
} U)`3[fo  
template < typename T1, typename T2 > +A'q#~yILa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Jl}!CE@-  
  { |,a%z-l  
  return (T1 & )r1; LTYu xZ  
} ilIV}8  
} ; !QQ<Ai!E  
k\Z;Cmh>  
template <> 1FD7~S|  
class holder < 2 > ^C:{z)"h  
  { 5gc:Y`7t  
public : ]O[+c*|w  
template < typename T > Q_dXRBv=n  
  struct result_1 9!O+Ryy?\  
  { KF:]4`$  
  typedef T & result; lk*0c {_L  
} ; iC\rhHKQ  
template < typename T1, typename T2 > kKxL04  
  struct result_2 %|`:5s-T%  
  { $dx1[ V+_  
  typedef T2 & result; 6z p@#vYI  
} ; >uyeI&z  
template < typename T > c69U1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s=q%:uCO  
  { sxN>+v11z  
  return (T & )r; c ?p0#3%L#  
} 1%SJ1oY  
template < typename T1, typename T2 > [NCXn>Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  +eDN,iv  
  { s]F?=yEp  
  return (T2 & )r2; iJCY /*C}  
} vGPf`2/j.  
} ; ub zb  
_o&,  
r{R[[]p  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 oN&rq6eN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @wYQLZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FhY{;-W(T  
]Efh(Gb]  
return l(i, j) = r(i, j); +?"HTDBE||  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nxn[ ~~  
?8wwd!)x%  
  return ( int & )i; .*RB~c t  
  return ( int & )j; Q>}e IQ Y  
最后执行i = j; A=v lC?&Z  
可见,参数被正确的选择了。 Ad}-I%Ie  
.^[fG59  
Jo7fxWO_g  
DU/9/ I?~  
2_oK 5*j  
八. 中期总结 fB;&n  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: wc6 E- rB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q7O,I`KaJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0%h [0jGj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ; d, JN  
KA|&Q<<{@  
eHVdZ'%x  
r!=]Q}`F  
;1{iF2jZ:  
%Lh-aP{[e  
九. 简化 wE,=%?"  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 I<D&,LFH*w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i$`|Y*  
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: S 0R8'Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _SMT.lG  
  +-*/&|^等 }"%!(rx  
2. 返回引用。 di]$dl|Wi  
  =,各种复合赋值等 rt5oRf:wY  
3. 返回固定类型。 ql{^"8x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =R8f)UQYx  
4. 原样返回。 `YFkY^T  
  operator, "J]f0m=  
5. 返回解引用的类型。 4 o3)*  
  operator*(单目) 6T^N!3p_  
6. 返回地址。 u4Y6B ]Q  
  operator&(单目) )^jQkfL  
7. 下表访问返回类型。 ~=`f]IL  
  operator[] =,&u_>Dp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G]L0eV  
  operator<<和operator>> ) >>u|#@z  
cwH,l$  
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。 ,X9hl J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;eS;AHZ  
>%iu!H"  
template < typename Left > %-@'CNP  
struct value_return rtB|N-  
  { ?Ia4H   
template < typename T > Ux_EpC   
  struct result_1 gZw\*9Q9  
  {  4 "pS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C $]5l; `  
} ; U -Af7qO  
K:}h\ In  
template < typename T1, typename T2 > (A7T}znG  
  struct result_2 *)j@G:  
  { (/T +Wpy?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XoDJzrL#  
} ; W@:^aH  
} ; ]h #WkcXQ  
GIl:3iB49  
|RHO+J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H/cs_i  
EsT0"{  
下面我们来剥离functor中的operator() ggrI>vaw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: { M`  
L\QQjI{  
return l(t) op r(t) 3M}AxE u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &tlR~?$e*  
return op l(t) ,DE(5iDS  
return op l(t1, t2) 'b LP ~  
return l(t) op er(8}]X8Q  
return l(t1, t2) op CMC?R,d  
return l(t)[r(t)] P/FrE~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MB}:GY?  
.(`(chRa}  
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: 3cmbK  
单目: return f(l(t), r(t)); 5|yZEwq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q:xtm?'$  
双目: return f(l(t)); bZxv/\  
return f(l(t1, t2)); o:Ln._bj  
下面就是f的实现,以operator/为例 RM)1*l`!E  
 ]a78tTi  
struct meta_divide Sv.KI{;v$  
  { \z2vV +f  
template < typename T1, typename T2 > y' 2<qj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cge-'/8w%  
  { $`^H:Djr  
  return t1 / t2; DY$yiOH9  
} PqTYAN&F  
} ; b OW}"  
'*8  
这个工作可以让宏来做: Xyb8u})p'  
K3La9O)>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +nU',E  
template < typename T1, typename T2 > \ Xfj)gPt}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; kBrvl^D{5  
以后可以直接用 `2pO5B50  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #o"tMh!f  
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 J09*v )L  
(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。。。) w(aUEWYL  
wUbmzP.  
wh9L(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 >r~0SMQr  
j6`6+W=S(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $B<~0'6}  
class unary_op : public Rettype CP}0Ri)  
  { uRP Ff77  
    Left l; O\%j56Bf  
public : X d!Cp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gj6<s./  
Lt>?y& CcQ  
template < typename T > "K 8nxnq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P<8LAc$T  
      { n1_ %Td  
      return FuncType::execute(l(t)); wyp{KIV  
    } STv(kQs  
\{kHSV%z  
    template < typename T1, typename T2 > EH(tUwY%{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SzRL}}I  
      { [qSQ#Qzi2i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k9cK b f@  
    } $$42pb.  
} ; m{VL\ g)  
SF0Jb"kS  
!5NGlqEF#  
同样还可以申明一个binary_op S 9WawI  
Lg8 ]dBXu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D4d]3|/T  
class binary_op : public Rettype *`%4loW  
  { ~M*7N@D  
    Left l; sb'lZFSP~s  
Right r; #uB[&GG}W  
public : Yi[4DfA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .a {QA  
H%FM  
template < typename T > ^Wf S\M`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g/x_m.  
      {  2mQOj$Lv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )ukF3;Gt  
    } rYbCOazr  
*jGPGnSo  
    template < typename T1, typename T2 > (yfXMp,x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]XY0c6 <  
      { 4AJ9`1d4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P> |Ef~j  
    } v< Ty|(gd  
} ; K@HLIuz4t  
W.IH#`-9E  
cFw3Iw"JJ  
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 B+|IZoR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %,XI]+d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^+EMZFjg(  
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。 g2A"1w<-AH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m.!wsw  
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。。。 jBS'g{y-!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ny]lvgu9X  
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) r-*l1([eW  
下面是修改过的unary_op %Sc=_%6  
1PmX." a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N_0pO<<cs  
class unary_op :fhB*SYK  
  { O6/xPeak  
Left l; c+H)ed>  
  !h?=Wv ==]  
public : sLNNcj(Cy>  
_O LI%o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3\]~!;dI  
DDWp4`CS|  
template < typename T > [Q|M/|mnR1  
  struct result_1 yYg   
  { '\ XsTs#L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; LGAX"/LX  
} ; A4}#U=3tI  
.izf#r:<  
template < typename T1, typename T2 > 6vF/e#},  
  struct result_2 $Vsy%gA<  
  { 9?$RO[vo  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x`#22"m  
} ; BK*z 4m  
moaodmt]x  
template < typename T1, typename T2 > Wy8,<K{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1c / X  
  { K|Om5 p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); C>NQ-w^  
} oikxg!0S  
Et.j1M|g  
template < typename T > ~oo'ky*H!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  J+lGh9G  
  { sSz%V[X WL  
  return OpClass::execute(lt(t)); 86y%=!bS  
} I'?6~Sn3  
ldYeX+J _  
} ; {!MVc<G.  
an.`dBm  
oCbpK  
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 B2Qp}  
好啦,现在才真正完美了。 e+l\\9v  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9N^+IZ@l  
:SK<2<8h  
template < typename Right > BD4`eiu"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #%4=)M>^  
  { Hk~k@Wft  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); aTG[=)x L  
} _=?2 3  
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。 z|Ap\[GS  
EQ/^&  
%6Rn4J^^  
`/0u{[  
W-ez[raY  
十. bind `On3/gU|  
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。 P,U$ %C!  
先来分析一下一段例子 d- h"JZ9  
UP]1(S?  
"1K:/n  
int foo( int x, int y) { return x - y;} X% X$Y6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Hv8H.^D>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LJj=]_  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 x^X$M$o,l  
我们来写个简单的。 mbGcDG[HQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *Wso3 6an  
对于函数对象类的版本: p&\K9hfi  
XddHP;x  
template < typename Func > K0oFPDJN  
struct functor_trait qF'~F`6  
  { 6e<^o H  
typedef typename Func::result_type result_type; Gnk|^i;t  
} ; A=y"x$%-_  
对于无参数函数的版本: vlu $!4I  
]x@~-I )  
template < typename Ret > L_k9g12  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %E  aE,  
  { |Q5+l.%  
typedef Ret result_type; K\aAM;)-  
} ; JN|VPvjE   
对于单参数函数的版本: M7vj^mt?  
NocFvF7\  
template < typename Ret, typename V1 > <ZVZ$ZW~D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yhwy>12,K  
  { # ) `\!)?  
typedef Ret result_type; IkU|W3Vo  
} ; KJdz v!l=  
对于双参数函数的版本: ;:T9IL  
.&PzkqWZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VAs ( .y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y1WHy *s?  
  { ^SAq^3^P!  
typedef Ret result_type; @/ k x er  
} ; ULIFSd Y  
等等。。。 gB >pd?d  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;iQp7aW{$  
Dkw*Je#6PX  
template < typename Func > .jargvAL*  
struct func_return +sRP<as  
  { c.0]1  
template < typename T > F"[3c6yF  
  struct result_1 ABZ06S/  
  { hiN/S|JN8y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lV)G@l[1  
} ; >C# kqxfg  
cQn)^jx=  
template < typename T1, typename T2 > [@|be.g  
  struct result_2 A="fj  
  { q#'VJA:A5&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p[-{]!  
} ; k}U JVH21k  
} ; h0lu!m#\_  
HCazwX  
nE7JLtbH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SOj`Y|6^:  
X4'kZ'Sy<  
template < typename Func, typename aPicker > OXCQfT@\  
class binder_1 r0{]5JZt/  
  { yl/a:Q  
Func fn; 'hF@><sqk  
aPicker pk; |xeE3,8  
public : #w*"qn#2Uz  
4.'JLArw  
template < typename T > GS4_jvD-  
  struct result_1 C_Gzv'C"L  
  { e9:P9Di(b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !F$R+A+L  
} ; ^yJ:+m;6K  
vI|As+`$d  
template < typename T1, typename T2 > Hk9U&j$  
  struct result_2 /WYh[XKe  
  { dhtb?n{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OpQ8\[X+  
} ; KuXkI;63J>  
,E9d\+j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vYdlSe=6G  
L {qJ-ln:  
template < typename T > Up|f=@=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )8'jxiGs  
  { 4| f}F  
  return fn(pk(t)); `)tA YH  
} PU Cx]5  
template < typename T1, typename T2 > ~K` 1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bjzx!OCpV  
  { Bm} iU~(Z`  
  return fn(pk(t1, t2)); nh0&'hA  
} .[(P  
} ; TVeJ6  
q% E C  
*<q4S(l  
一目了然不是么? ~!] m6/  
最后实现bind Y`^o7'Z2^P  
.CS v|:'1  
Xm@aYNV  
template < typename Func, typename aPicker > }N]!0Ka  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g_M ^E-3  
  { ~6HDW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =~J fVozU  
} JO}?.4B  
,]q%/yxi  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %w:'!X><  
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。 t3>$|}O]t  
VYigxhP7  
十一. phoenix _l T0H u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7P*Z0%Q  
mPG7Zy$z  
for_each(v.begin(), v.end(), /buWAX 1  
( 7Ud'd<  
do_ fnOIv#  
[ j)";:v  
  cout << _1 <<   " , " iRs V#s  
] Bc[6*Y,%T  
.while_( -- _1), M2p<u-6 "  
cout << var( " \n " ) Rcf=J){D6  
) G#lg|# -#  
); 5#!ogKQ(i  
[%~^kq=|  
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: [gZDQcU  
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 k%Eh{dA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i| 4_ m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G"> 0]LQ  
2-s7cXs  
sg$4G:l  
template < typename Cond, typename Actor > )Mi'(C;  
class do_while W_m!@T"@H  
  { 4+Ti7p06&\  
Cond cd; blp=Hk  
Actor act; BKZ v9  
public : H"D 5 e  
template < typename T > Azn:_4O  
  struct result_1 -|[~sj-p  
  { ?Pnx ~m{%*  
  typedef int result_type; QnU0"_-  
} ; r--;yEjWE  
B{PLIisc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9P0yv3  
Pgev)rh[  
template < typename T > /RqhykgZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l5HWZs^  
  { oLP]N$'#  
  do {MxnIg7'  
    { :'Xr/| s  
  act(t); :x+ig5  
  } <m1sSghg  
  while (cd(t)); e?=elN  
  return   0 ; n;qz^HXEJ  
} 0[9I0YBJ  
} ; Mr.JLW  
L$}g3{  
PGY9*0n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }$:#+ (17  
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。 u<kD}  
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。 9v$qrM`8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 <soj&f+  
下面就是产生这个functor的类: PI63RH8e  
Y%h}U<y  
df ?eL2v  
template < typename Actor > OHhs y|W  
class do_while_actor I+~bCcgPi  
  { 9 `INC~h  
Actor act; NQR^%<hU  
public : OAVQ`ek  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E*^ 9|Y[  
SUc6/'Rdr  
template < typename Cond > `Hd9\;NJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]ViOr8u  
} ; IXJ6PpQLv  
8nsZ+,@+[  
Qg>0G%cXU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1I \tu  
最后,是那个do_ yLB~P7K  
`oVB!eapl  
Rn;VP:HM  
class do_while_invoker ]?# #))RUS  
  { `VXZ khm  
public : */Cj$KY70  
template < typename Actor > 7t3X`db  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^r4|{  
  { iN`6xkY  
  return do_while_actor < Actor > (act); VWD.J  
} CrO`=\  
} do_; ]hKgA~;  
]4GZ'&m}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? obYn&\6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZYDW v/u  
最后来说说怎么处理break和continue ]<+3Vw  
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。 e2bLkb3c  
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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