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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %O"Whe  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 US"g>WLwJ  
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, -T{2R:\{  
B@i%B+qCLv  
"-dA\,G  
|3!)  
  class filler $qdynKK  
  { m*N8!1Ot  
public : nK?S2/o#A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lN,a+S/'  
} ; K/f-9hE F  
7(h@5  
YW/V}C'>  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: EA8plQ~GtE  
RtHai[j  
=RRv& "2r  
~M} K]Li  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); LPu *Lkx  
K[OOI~"C  
M|%bxG^l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nQ+5jGP1  
O_4B> )zd  
jaKW[@<  
<4vCx  
二. 战前分析 jK*d  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~S;-sxoO0l  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Q>Z~={"  
E&y)`>Nq{  
M."/"hV`-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ([>__c/Nd  
  /* --------------------------------------------- */ Y)pop :y t  
vector < int *> vp( 10 ); ]j6pd*H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); . <z7$lz\  
/* --------------------------------------------- */ _u$DcA8B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "B (?|r%  
/* --------------------------------------------- */ &;P\e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); u^{p' a'  
  /* --------------------------------------------- */ KRT&]2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fd>{ UyU  
/* --------------------------------------------- */ pFNU~y'Kf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); NiW9/(;xB  
>uq0}HB$a  
\OFmd!Cz  
~Hub\kn  
看了之后,我们可以思考一些问题: f)z(9JJL  
1._1, _2是什么? EwFq1~  
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。 W$NFk(  
2._1 = 1是在做什么? Aixe?A_x  
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。 6?<lS.s  
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。 Y!_c/!Tx  
$9Bzq_!  
i({\fb|0  
三. 动工 ny1O- `!1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: md'wre3  
0{bl^#$f  
63Gq5dF  
+ynhN\S$/  
template < typename T > HB5-B XBU  
class assignment * BR#^Wt  
  { } f&=}  
T value; a?r$E.W'&  
public : r2.w4RMFua  
assignment( const T & v) : value(v) {} Qr~!YPK\  
template < typename T2 > qwj7CIc(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jF}kV%E  
} ; g%S/)R,,ct  
*(q?O_3,b  
SF-"3M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nTr]NBR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M3@qhEf?vk  
X5J)1rL  
j;_  
?i#x13  
  class holder `j)56bR  
  { <%uEWb)  
public : ?VE'!DW  
template < typename T > o(Z~J}l({  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cw 2!V@  
  { 54>0Dv??H  
  return assignment < T > (t); H OWpTu(  
} r1%{\<   
} ; N'EZJ oH  
U-1UWq  
;2`6eyr  
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: dB4ifeT]  
Fd<Ouyxqe  
  static holder _1; mL`8COA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p$1 'e,G  
"ufSHrZv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MT>(d*0s  
而不用手动写一个函数对象。 Bx|W#:3e  
,Owk;MV@  
#n|5ng|CJ  
=oL:|$Pj  
四. 问题分析 =&UE67eK,  
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。 WcKDerc  
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。 qX-5/;n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `IwZVz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ii[U%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9 CZ@IFS  
Y"8@\73(R  
五. 问题1:一致性 MjC<N[WO>N  
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?| TCyev[(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _yN5sLLyb  
d>)=|  
struct holder ZXYyG`3+  
  { |f$+|9Q?  
  // %pjeA[-m#  
  template < typename T > IL.bwt pQD  
T &   operator ()( const T & r) const SEzjc ~@3  
  { j`.&4.7+  
  return (T & )r; # f-hI  
} }a5TY("d9H  
} ; *'8q?R?7g  
~\NQkaBkY  
这样的话assignment也必须相应改动: |Vz)!M  
]`x+wWe  
template < typename Left, typename Right > 1K@ieVc  
class assignment \os"w "  
  { lF/ Xs  
Left l; Qv ~@  
Right r; -9{N7H  
public : 4lX_2QT]E  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} unn2I|XH  
template < typename T2 > 2H9hN4N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d<j`=QH  
} ; O8\f]!O(  
B(s^(__]  
同时,holder的operator=也需要改动: 8TB|Y  
X+A@//,7  
template < typename T > 8h=m()Eu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >e6OlIW  
  { ]h`*w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); aIa<,  
} '1 2*'Q+{+  
=L#&`s@)_  
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。 >uYQt ~s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8493Sw  
$)ka1L"N  
return l(rhs) = r; I[K4/91  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ZXb{-b?[`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: s;oe Qa}TB  
hv#$Zo<  
template < typename Tp > nrev!h  
class constant_t aB;f*x  
  { s1cu5eCt  
  const Tp t; LhAW|];  
public : `O2P&!9&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yD& Y`f#  
template < typename T > zC)JOykI%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (,o@/ -o  
  { |T"vF`Kr(>  
  return t; !^F_7u@Q  
} Iv  
} ; .gC.T`/m  
|VaJ70\o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3^ UoK  
下面就可以修改holder的operator=了 P/ 6$TgQ  
e'$[PF  
template < typename T > qQ)1+^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T$u'+* Xx  
  { Ip7#${f5M  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); n^{h@u  
} n!Y_SPg   
80Hi v  
同时也要修改assignment的operator() g!_#$az3  
%JSRC<,a  
template < typename T2 > O(%6/r`L,k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }Em{?Hqy  
现在代码看起来就很一致了。 00i MU  
Ddq*}Pf0K  
六. 问题2:链式操作 D mi.@.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Z HZxr  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 , 2#Q >  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 b6k_u9m^E  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )s:kQ~+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |0}Xb|+  
h&L-G j  
template < typename T > )_C>hWvo_  
struct result_1 8k:^( kByF  
  { 7P(o!%H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oS%(~])\  
} ; 1-^D2B[-  
rAHP5dx:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: p({@t=L3g  
GO2q"a  
template < typename T > 1QA/ !2E  
struct   ref C@ q#s  
  { fh)eL<I  
typedef T & reference; ]s5e[iS  
} ; XZ.D<T"  
template < typename T > oh$"?N7n1  
struct   ref < T &> :^`j:B  
  { n6Uh%rO7S|  
typedef T & reference; c3l(,5DtH  
} ; fgL"\d}  
,sc#l<v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xV+\R/)x  
?K pDEH~\  
template < typename T > 46)[F0,$r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C TG^lms  
  { V2?{ebx`  
  return l(t) = r(t); yc]_?S>9  
} nHbi{,3  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 T=pP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _J \zj  
ejR$N!LL  
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 XQ[\K6X5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ] H;E(1iU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @BnK C&{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7Z:HwZ  
最后的布局是: ~b#<HG\,,  
                Add t*Ro2QZ  
              /   \ f2gh|p`  
            Divide   5 rz|Sjtq  
            /   \ ]7k:3"wH  
          _1     3 ~u1~%  
似乎一切都解决了?不。 <Tgubv+J  
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。 uZ_?x~V/  
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。 H74'I}  
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: <?KgzIq2  
~DxuLk6 s  
template < typename Right > sdCG}..`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V}<<?_  
Right & rt) const fFbJE]jW  
  { c%,ky$'18  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )Rb t0   
} S9l po_!z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {}'Jr1  
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。 \2El>>  
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。 r%=a:GdAg  
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。 AFsieJ  
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。 rusM]Z  
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? E%E`\mFD  
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: "&D0Sd@[?  
|wb_im  
template < class Action > ts[8;<YD  
class picker : public Action 7\$}|b[9  
  { ,ynN801\m  
public : +fozE?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T7ShE-X  
  // all the operator overloaded In%FOPO  
} ; fuHNsrNlm  
#+6j-^<_6  
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。 7W},5c  
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: n=d#Fm0<  
d <ES  
template < typename Right > x%$6l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =HMCNl  
  { o\W>$$EXD  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3VMaD@nYa  
} _]'kw [  
U<XfO'XJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > GfP'  
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。 ?6vGE~ MuR  
En-=z`j G  
template < typename T >   struct picker_maker Y=sv   
  { F\;l)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T<nK/lp1t  
} ; Z[z" v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kd&~_=Q  
  { #]i^L;u1A  
typedef picker < T > result; jZ5ac=D&I  
} ; \Qnr0t@0  
2|exY>`w  
下面总的结构就有了: m|?1HCRXRI  
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。 V0,5c`H 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。 /;q 3Q#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;H%'K  
至此链式操作完美实现。 ,{iMF (Nj  
po]<sB  
Gz\wmH&rVz  
七. 问题3 =Ldf#8J  
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。 p|0SA=?k"  
#>CWee;  
template < typename T1, typename T2 > %|/\Qu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d\A7}_r*x  
  { ~Odclrs  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &BKnJ {,H  
} U[yA`7Zs}  
gQhYM7NP{5  
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: c2GTN"  
60|m3|0o  
template < typename T1, typename T2 > ^N ;TCn  
struct result_2 th"Aatmp  
  { kp?_ir  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o"N\l{#s  
} ; Ek06=2i  
bTYR=^9  
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? g rQ,J  
这个差事就留给了holder自己。 Rdj3dg'<  
    J +Y?'"r  
Mp5Z=2l5  
template < int Order > .Q</0*sp  
class holder; I A=\c  
template <> =y?Aeqq\fl  
class holder < 1 > p*zTuB~e<  
  { @1k-h;`,  
public : A$P Oc<  
template < typename T > a(-t"OL\  
  struct result_1 6]!Jo)BF  
  { N^[MeG,8  
  typedef T & result; $RRh}w\0^  
} ; vls+E o]  
template < typename T1, typename T2 > (S=CxK  
  struct result_2 ffOV7Dxy  
  { 'UCClj;?K  
  typedef T1 & result; gz:US 77  
} ; {c $8?6  
template < typename T > |9m*? 7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]REF1<)4z  
  { M6Ik'r"M  
  return (T & )r; 'OhGSs|  
} b9Eb"  
template < typename T1, typename T2 > ! v%%_sRV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +WxD=|p;  
  { 7/=r-  
  return (T1 & )r1; [m<8SOMG(  
} C1YH\ X(r  
} ; ^m.%FIwR  
4Dd]:2|D  
template <> /GNm>NSK  
class holder < 2 > O+DYh=m*p  
  { T!&VT;   
public : PC,I"l  
template < typename T > 1NN#-U  
  struct result_1 &6\E'bBt  
  { y?*Y=,"  
  typedef T & result; '2p,0Bk9i  
} ; *'@T+$3s  
template < typename T1, typename T2 > ? a*yK8S  
  struct result_2 D|C!KF (  
  { )h%tEY$AJ  
  typedef T2 & result; Lp{uA4:=K  
} ; !|,djo!N  
template < typename T > *u>[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <{HV|B7  
  { 5G#2#Al(F  
  return (T & )r; ~f8:sDJ  
} P>] *pD  
template < typename T1, typename T2 > I<&) P#"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y 5Kr<cF^  
  { @7?L+.r$9  
  return (T2 & )r2; nG| NRp  
} |)ALJJ=+  
} ; 3qp\jh=FE  
^7`gf  
vri<R8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Hq <!&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l8DZ2cw]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R36A_  
:u?L y[x  
return l(i, j) = r(i, j); O 0P4uq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) baR*4{]  
?*f2P T?`  
  return ( int & )i; 5W_Rg:J{P  
  return ( int & )j; \q|<\~A  
最后执行i = j; {k<mN Y  
可见,参数被正确的选择了。 > a8'MK  
A9y3B^\*  
[_tBv" z  
mw${3j~&  
R6irL!akAd  
八. 中期总结 HAcC& s8  
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: g % 8@pjk  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f5t/=/6>F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >Cglhsb:N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Fau24-g  
MB?762 Q  
lM%3 ?~?Q&  
KN\tRE  
T5TA kEVl  
+78cQqDY!  
九. 简化 vq5o?$:-  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 -h&KC{Xab  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rhwjsC6  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: GaOM|F'>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p,S/-ph  
  +-*/&|^等 U;Q?Rh- W  
2. 返回引用。 Z2I2 [pA  
  =,各种复合赋值等 G9 ra;.  
3. 返回固定类型。 {60U6n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4Mv]z^  
4. 原样返回。 hyC]{E  
  operator, 2?(dS  
5. 返回解引用的类型。 5}'W8gV?  
  operator*(单目) Nb/Z+  
6. 返回地址。 ~d=Y98'xS  
  operator&(单目) a`;nB E  
7. 下表访问返回类型。 ^[hx`Rh`t  
  operator[] 03dmHg.E!E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &^K,"a{  
  operator<<和operator>> t`"pn <  
y9Q.TL>=[  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 te#Wv9x  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 2Afg.-7EP  
zXv2plw(  
template < typename Left > ,-5|qko=  
struct value_return !s[[X5  
  { iiTt{ab\Y  
template < typename T > / #D R|  
  struct result_1 sk~inIj-  
  { 63pd W/\j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p2(Z(V7*  
} ; L<ET"&b;4  
LZ1)zoJ  
template < typename T1, typename T2 > /n8\^4{fP{  
  struct result_2 Kr@6m80E5  
  { =$F<Ac;&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8@d@T V!n&  
} ; V*F |Yo:  
} ; C5EaP%s  
#-bz$w#*  
|aS272'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G57c 8}\4  
G9r~O#=gy  
下面我们来剥离functor中的operator() d&t,^Hj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Fz@9 @  
$3^Cp_p6  
return l(t) op r(t) MW|:'D`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DAx 1  
return op l(t) |sPUb;&~  
return op l(t1, t2) v1\/dQK  
return l(t) op C?t!Uvs  
return l(t1, t2) op Apc!!*7  
return l(t)[r(t)] . MH;u3U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )i$KrN6  
({WV<T&  
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: 4~z-&>%  
单目: return f(l(t), r(t)); H[U"eS."  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NWII?X#T}  
双目: return f(l(t)); F4 =V* /7  
return f(l(t1, t2)); >|g(/@IO  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?dAy_| zD  
EEj.Kch}4  
struct meta_divide :r}C&3  
  { )H[Pz.'ah0  
template < typename T1, typename T2 > ?CE&F<?#@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @*-t.b2k  
  { ;><m[l6  
  return t1 / t2; aQglA  
} s-JS[  
} ; lHc9D  
yUEvva  
这个工作可以让宏来做: nXfd f-  
;_p!20.(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2[g kDZ  
template < typename T1, typename T2 > \ f}w_]l#[G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K aNO&%qX  
以后可以直接用 @k-iy-|3 )  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  a S ,  
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 "43F.!P  
(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\>B  
>IJX=24Rc  
\"6?*L|]  
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 C!W0L`r  
> - U+o.o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I9*BT T]  
class unary_op : public Rettype nt$q< 57  
  { !uqp?L^;  
    Left l; 5+a5p C  
public : >Xw0i\G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C{OkbE"Vym  
s%^@@Dk  
template < typename T > e@7UL|12  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const du_~P"[  
      { N."x@mV  
      return FuncType::execute(l(t)); Ih)4.lLcKn  
    } z8cefD9F  
40}7O<9*  
    template < typename T1, typename T2 > 4OFv#$[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -9(pOwN |m  
      { kbZpi`w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]Wtg.y6;  
    } I %|;M%B  
} ; in`|.#  
bL/DjsZ@  
&1ZUMc  
同样还可以申明一个binary_op oqbhb1D1<  
>35W{ d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H`1q8}m  
class binary_op : public Rettype =:'\wx X  
  { k{D0&  
    Left l; st)qw]Dn;Y  
Right r; l"/E,X  
public : m}6Jdt'|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -`UOqjb]3  
"v/Yw'! )  
template < typename T > P|t2%:_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jcHyRR1R  
      { lcK4 Uq\q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0[E \h   
    } ~bsdy2&/q  
^G4@cR.An  
    template < typename T1, typename T2 > z `jLKPP!=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f4$sH/ 2#v  
      { 3:T~$M`]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 934@Z(aUH  
    } Hb0_QT~  
} ; aNP\Q23D  
"r1 !hfIYf  
2}15FXgN  
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 '3?-o|v@D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nf1O8FwRb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wV-9T*QrM  
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。 <!F".9c@A  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8*Ty`G&v  
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。。。 oxL)Jx\c9A  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [}yPy))A  
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) }46Zfg\T6n  
下面是修改过的unary_op oX7_v_:J\R  
oRZe?h^r#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5+yy:#J]  
class unary_op 'I$kDM mwh  
  { \>x1#Vr>#V  
Left l; aJ}hlM>  
  Iw?*y.z|  
public : Q]e]\J  
&OA6Zw/A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (I/ iD.A  
]- _ ma  
template < typename T > "z*.Bk  
  struct result_1 ?TJ4L/"(k6  
  { sDAP'&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E1SWZ&';  
} ; bo1J'pU  
sf/m@425  
template < typename T1, typename T2 > TbLU[(m-n  
  struct result_2 ~'F.tB  
  { H3 -?cy  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e=3C*+lq\  
} ; ?d+ri  
X ]W)D S  
template < typename T1, typename T2 > hV:++g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "!CVm{7[  
  { K+"3He  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;A4j_ 8\[  
} :zY;eJKm  
gu:vf/  
template < typename T > F{^\vFp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y`d@4*FN$  
  { '#SZ|Rr6tX  
  return OpClass::execute(lt(t)); JI  cm$  
} [XttT  
(H"{r  
} ;  q*94vo-  
$41<ldJ  
"?<(-,T  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /GX>L)  
好啦,现在才真正完美了。 ^4NRmlb  
现在在picker里面就可以这么添加了: .)=*Yr M  
:aBm,q9i:}  
template < typename Right > TQb@szp:|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rIb~@cR)  
  { y4l-o  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H4sW%nZ0  
} m(o`;  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 { ^^5FE)%  
OQ4Pk/-'  
E 0/>E  
#-PMREgO  
u})*6l.  
十. bind mln4Vl(l2M  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 WrcmC$ff  
先来分析一下一段例子 #d*0 )w  
RyU8{-q  
5*+DN U@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q*5L",  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7VG*Wu  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LT>_Y`5>  
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。 hW'b'x<  
我们来写个简单的。  v\CBw"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ." gq[0_YS  
对于函数对象类的版本: j}d):3!  
DaJ,( DJY  
template < typename Func > wEwR W  
struct functor_trait $${3I4  
  { dQ~GE}[  
typedef typename Func::result_type result_type; cvo+{u$s  
} ; dNY'uv&Y  
对于无参数函数的版本: Thu_`QP^  
U;IGV~oT  
template < typename Ret > $MGKGWx@E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,X1M!'  
  { (X-( WMsqQ  
typedef Ret result_type; rk4KAX_[  
} ; ;Z`a[\i':  
对于单参数函数的版本: :3XvHL0rx  
_'1 7C /  
template < typename Ret, typename V1 > }st~$JsV1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uD?RL~M  
  { ~k-'  
typedef Ret result_type; %rJDpB{  
} ; @ *~yVV!5  
对于双参数函数的版本: A,tg268  
J[r_ag  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4H;7GNu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GD)paTwO<  
  { D "5|\  
typedef Ret result_type; $] xH"Z%"  
} ; `xHpL8i$5  
等等。。。 EC0B6!C&7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s8[(   
jA;b2A]G  
template < typename Func > ezbk@no  
struct func_return ^|6#Vx  
  { YpXd5;'  
template < typename T > `GBJa k  
  struct result_1 ,jeHL@>w[  
  { 74:( -vS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \m}a%/  
} ; <}A6 )=T  
\)wVO*9*0  
template < typename T1, typename T2 > v;5-1  
  struct result_2 Q]GS#n  
  { kjp~:Bg_(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5de1rB|  
} ; @BjB Mi,  
} ; 9eq)WI/  
+X+R8  
h*D -Vo  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 B Tj1C  
H_3Wx fO  
template < typename Func, typename aPicker > ;<[!;8  
class binder_1 ": BZZ\!  
  { R!7--]Wcg  
Func fn; <dE~z]P  
aPicker pk; 2]Cn<zJ  
public : [ ^\{>m7  
T+~&jC:{  
template < typename T > H1%o)'Kut4  
  struct result_1 [h-NX  
  { jg'"?KSU~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f. >[ J  
} ; T"3LO[j+  
bv(+$YR  
template < typename T1, typename T2 >  0%,W5w  
  struct result_2 YfZ5Q}*1O+  
  { ib 'l:GM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z1,#ma}.  
} ; m(:R(K(je  
S1)g\Lv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} MIl\Bn  
]j,o!|rx7  
template < typename T > g8&& W_BI  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Dl^5q.|  
  { ' Kkp!eZQ~  
  return fn(pk(t)); I]5){Q" S  
} |0u qW1  
template < typename T1, typename T2 > <_pLmYI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @XL49D12c  
  { zA$ Y@f  
  return fn(pk(t1, t2)); Y>FLc* h  
} :.l\lj0Yf  
} ; c[X6!_  
] s 2ec  
DwFvM0O6\  
一目了然不是么? )>b1%x} =  
最后实现bind 5N6R%2,A  
jt323hHth  
fM:bXR2Y'  
template < typename Func, typename aPicker > kO^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2,B^OZmw  
  { pX>wMc+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ekrpg^3qp"  
} W^ask[46R  
o](ORS$~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !IC .0I`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 H&F2[j$T  
xDekC~ Zq  
十一. phoenix Bqa_l|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @W(,|xES  
Sjw wc6_c  
for_each(v.begin(), v.end(), _}']h^@ Z  
( Gv8Z  
do_ /i Xl] <  
[ F$JA IL{W  
  cout << _1 <<   " , " %Gu=Dkz  
] RiZ}cd  
.while_( -- _1), hZUS#75M5  
cout << var( " \n " ) jL4"FTcE]3  
) RN1KM  
); hhylsm  
#\Q)7pgi.  
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: W0U|XX!&  
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 F/A)2 H_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u|EJ)dT?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4U)%JK.ta  
$1)NYsSH/H  
Sqmjf@o$>  
template < typename Cond, typename Actor > Y%]g,mG  
class do_while 6~s{HI!  
  { c(?OE' "Z  
Cond cd; ?&1%&?cg9  
Actor act; EOqV5$+  
public : sZqi)lo-s  
template < typename T > G~*R6x2g  
  struct result_1 YWi Y[  
  { CSm(yB{|pC  
  typedef int result_type; \4 t;{_  
} ; Xe/7rhov  
95D(0qv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} lu1T+@t  
d]=>U^K  
template < typename T > #&{)`+!"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u6\W"LW  
  { \vj xCkg{  
  do =PLy^%  
    { ;4oKF7]   
  act(t); a,M/i&.e`  
  } t `\l+L  
  while (cd(t)); o1]1I9  
  return   0 ; -M[BC~!0;  
} S|@ Y !  
} ; ;Oqbfl#%  
1 EV0Y]T1  
Dp@m"_1`+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >6;RTN/P2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 )@.ODW;`  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 E/ku VZX  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 iqXsD gkr  
下面就是产生这个functor的类: 1BzU-Ma  
WPu%{/ [  
z5[Qh<M  
template < typename Actor > 5M3)7  
class do_while_actor i2Gh!5]f  
  { H{d/%}7[v  
Actor act; U.W Mu%  
public : k}{K7,DM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n^epC>a"b  
(G"/C7q  
template < typename Cond > [vCZD8"Y8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U:IeMf-;  
} ; I)G.tJZ e  
"r{ ^Y??  
z]i/hU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m%OX< T!  
最后,是那个do_ #xrE^Txh  
@|~D?&<\  
`jDmbD +=  
class do_while_invoker ;wr]_@<~  
  { lCK:5$ z0  
public : (]<G)+*  
template < typename Actor > SY2((!n._  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R&}{_1dj8  
  { Z:MU5(Te  
  return do_while_actor < Actor > (act); =(5}0}j  
} |:`gjl_Nf  
} do_; RAEiIf!3  
TUO#6  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Zxv{qbF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oX1{~lDJl  
最后来说说怎么处理break和continue opxPK=kJ  
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。 ga91#NWgK  
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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