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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?l?l<`sTO  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y< *-&  
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, <n]PD;.4  
^gvTc+|  
*}lLV.+A  
w=WF$)ZU  
  class filler G]f|?  
  { sV a0eGc  
public : O%\cRn8m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2wY|E<E  
} ; &=kv69v  
2@6@|jRG  
{+WY,%e  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: WSH[*jMA  
vnvpb! @Q  
A|r3c?q  
;(/go\m tB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _P qq*  
+mVAmG@  
6[A\cs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M.mn9kw`  
C(G.yd  
I!Z`'1"  
F*PhV|XU  
二. 战前分析 Ie. on)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 baII!ks  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 KM?4J6jH  
c}qpmWF  
Jh E C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NLMvi!5w,  
  /* --------------------------------------------- */ gE2(E0H  
vector < int *> vp( 10 ); <x^$Fu  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _ f%s]  
/* --------------------------------------------- */ hI86WP9*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5Z!$?J4Rl  
/* --------------------------------------------- */ |"SZpx  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z\IM~-  
  /* --------------------------------------------- */ N 3L$"g5^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ea@0>_U|  
/* --------------------------------------------- */ >+dS PI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .A< HM}   
8IlUbj  
_h-agn4[i  
DA "V)  
看了之后,我们可以思考一些问题: })-V,\  
1._1, _2是什么? #AGO~#aK  
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。 ! *sXLlS  
2._1 = 1是在做什么? {zcG%b WJ  
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%rq%9C  
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。 E'f7=ChNF  
v8f3B<kj  
l7VO8p]y[R  
三. 动工 #EzhtuHxn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8?nn4]P  
]vQa~}  
|M7C=z='  
"rn  
template < typename T > 3%)cUkD  
class assignment ^&YtZjV  
  { X <xM '  
T value; v)du]  
public : SSF:PTeG>  
assignment( const T & v) : value(v) {} Eg`~mE+a  
template < typename T2 > bra2xHK@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j_rO_m<8  
} ; D=a*Xu2zq  
3~P$p<  
%DiQTg7V,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 > V(C>^%->  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rd->@s|4mT  
^N<aHFF  
 GhfhR^P  
]  & ]G  
  class holder DL bP$&o  
  { = cxO@Fu  
public : ,.P]5 lE  
template < typename T > \5}PF+)|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \ *CXXp`  
  { N#M>2b<A/T  
  return assignment < T > (t); w]MI3_|'r(  
} h{mzYy} b  
} ; .'M.yE~5J  
bq7+l4CGTv  
|iJz[%  
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: &G%AQpDW5  
DH.`  
  static holder _1; M %zf?>])  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ut~YvWc9  
GThGV"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); G:b6Wf  
而不用手动写一个函数对象。 Q% aF~  
:c]y/lQmV  
mL1ZSX o!  
;VCV%=W<  
四. 问题分析 [5xm>Y&}  
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。 a'` i#U  
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。 $!G|+OuTR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Jy:@&c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 FsUH/Y y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0*:n<T9  
Z=-#{{bv  
五. 问题1:一致性 9hK8dJw  
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?| rMG[,:V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 im<!JMI  
;Uch  
struct holder 0e>?!Z E  
  { <EyJ $$  
  // !pe[H*Cy  
  template < typename T > Y]R=z*i%  
T &   operator ()( const T & r) const 5Qg*j/z?  
  { TS=%iMa  
  return (T & )r; dT1UYG}>j  
} ce4rhtkV  
} ; ajRht +{  
q:vN3#=^qf  
这样的话assignment也必须相应改动: eiOAbO#U  
SN[yC  
template < typename Left, typename Right > MeV4s%*O+  
class assignment g0~m[[  
  { , -d2wzhW  
Left l; h Q Att  
Right r; ]mJ9CP8P1c  
public : ; mV>k_AG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mMZ=9 ?m  
template < typename T2 > eG1A7n'6W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B$ =1@  
} ; V'.gE6we  
z xv y&  
同时,holder的operator=也需要改动: HE4S%#bH>  
,iiI5FR  
template < typename T > DS|x*w'I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |Qpo[E }a  
  { qsN}KgTjg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6(Cjak+~!  
} 50S*_4R  
qk&BCkPT  
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。 ]~m=b` o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BH^cR<<j  
>Y3zO2Cr  
return l(rhs) = r; ;%n(ARZ#  
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。 iee`Yg!EOH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: } F*=+n  
R;/LB^X]  
template < typename Tp > 6>d 3*   
class constant_t 78mJ3/?rC  
  { )]}68}9  
  const Tp t; Q!fk|D+j  
public : wzI*QXV2s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %eu_Pr6X  
template < typename T > ]%5gPfv[T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Mb%[Qp60  
  { 'xOH~RlE  
  return t; 2IDn4<`  
} BGT`) WP  
} ; ^6 ,}*@  
i\L7z)u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3V/|"R2s  
下面就可以修改holder的operator=了 T 6rjtq  
n22OPvp  
template < typename T > VS<w:{*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const apm,$Vvjy  
  { C Yk"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kL}*,8s{  
} |i'w"Tz4  
Bv=:F5hLG  
同时也要修改assignment的operator() ^W,x  
3D rW[\  
template < typename T2 > ^#j{9FpPs  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'P >h2^z  
现在代码看起来就很一致了。 <d hBO  
*7/MeE6)i  
六. 问题2:链式操作 CY.i0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `>$l2,  
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。 x@"`KiEUs  
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。 N%8aLD  
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。 2W`<P2IA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct WPNvZg9*c  
FkIT/H  
template < typename T > X=b]Whuv  
struct result_1 RjQdlr6*  
  { *6*/kV? F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '4d+!%2t  
} ; ?t];GNU`l  
E./Gt.Na  
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: FZhjI 8+,~  
f<~S0[H  
template < typename T > .1& F p  
struct   ref 3sq(FsT  
  { f)K1j{TZ  
typedef T & reference; (!`]S>_w9  
} ; [ 6t!}q  
template < typename T > -J=N  
struct   ref < T &> a7Rg!%r  
  { /SZg34%  
typedef T & reference; %phv<AW  
} ; c 7uryL  
b}#ay2AR  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^iq$zHbc0u  
YV0K&d  
template < typename T > ${%*O}$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7 V+rQ  
  { v'zf*]9  
  return l(t) = r(t); c,I|O' &k  
} w oSI 2i  
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。 \hwz;V.J"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C7[CfcPA  
m^)h/s0A  
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 o!+jPwEU  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Mz sDDP+h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &t\KKsUtd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |F 18j9  
最后的布局是: m mj6YQ0a  
                Add hD:$Sv/H  
              /   \ n3kYVAgF  
            Divide   5 iE$/ Rcp  
            /   \ U\A*${  
          _1     3 \;>idbV  
似乎一切都解决了?不。 GUyc1{6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 85fBKpEe  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 >Cjb|f3'i}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: H+>l][  
huau(s0um  
template < typename Right > |h,aV(Q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :h&*<!O2B`  
Right & rt) const Iz#h:O  
  { 7='M&Za  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ? 1g<] ?  
} DaW_-:@s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EnrRnVB  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 /EOtK|E  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 j_?U6$xi  
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。 yp=2nU"o  
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。 TWC^M{e  
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? ^AUmIyf_  
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: wK[xLf  
) tGC&l+?/  
template < class Action > X }yEMe{T  
class picker : public Action mb*L'y2r  
  { J}coWjw`q  
public : Nd&u*&S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0j1I  
  // all the operator overloaded '(kySf[  
} ; 5M~\'\;  
oU m"qt_  
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。 &Q^M[X  
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: _?3bBBy  
w*ig[{ I  
template < typename Right > a`CsLBv&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <BQ4x.[  
  { v.+-)RLQg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Pb.-Z@  
} Z^AACKME  
#`/KF_a3\>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1dOVH7  
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。 ~?dPF;.6_  
,k/*f+t  
template < typename T >   struct picker_maker D:llGdU#2  
  { 38%]G Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Gu&?Gn oc  
} ; Hq^sU%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b:>(U.   
  { R{3f5**0  
typedef picker < T > result; .8CR \-  
} ; B5!$5 Qc  
MZE8Cvq0  
下面总的结构就有了: AFl]w'=  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 )k3zOKZ;  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 /+Xv( B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w/N.#s^  
至此链式操作完美实现。 :h N*  
)2z (l-$.  
.8l\;/o|  
七. 问题3 u A:|#mO  
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。 .-[UHO05^8  
M=e]v9  
template < typename T1, typename T2 > b3x!tuQn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N>7INK  
  { <r,l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]"bkB+I  
} n5CjwLgu\b  
M`IiK+IoU  
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: U:6 J~  
z d 9Gi5&  
template < typename T1, typename T2 > {TT@Mkz_QC  
struct result_2 l%"[857  
  { +~, qb1aZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; xbJ@z {  
} ; 0tbximmDb  
mD }&X7  
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? Uw R,U#d  
这个差事就留给了holder自己。 )o!y7MTl  
    w?_y;&sbR  
6<0-GD}M  
template < int Order > v&g(6~b_>  
class holder; yNp l0 d  
template <> =Gsn4>~%n  
class holder < 1 > (I3:u-A  
  { tln*Baq  
public : VYw vT0  
template < typename T > BM bT:)%  
  struct result_1 + $i-"^  
  { -$Bom  
  typedef T & result; zA+&V7bvy  
} ; v4]7"7GuW  
template < typename T1, typename T2 > b|U48j1A  
  struct result_2 > Q1r^  
  { cU}j Whu  
  typedef T1 & result; `P;fD/I  
} ; @kU{  
template < typename T > \ZdV|23  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kIS&! V  
  { ".+wz1  
  return (T & )r; c-nBB  
} `_{'qqRhe  
template < typename T1, typename T2 > cVv>"oF;~*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b 62 o  
  { #"|Y"#@k  
  return (T1 & )r1; Bvx%|:R  
} e-<fkU9^W  
} ; ju8mO&  
rg U$&O  
template <> :b+C<Bp64r  
class holder < 2 > [~$Ji&Dd  
  { Zf;1U98oC  
public : Alh"G6  
template < typename T > $^R[t;  
  struct result_1 F?2(U\k#  
  { PN0l#[{EN  
  typedef T & result; WE$Pi;q1  
} ; Ikiv+Fq(  
template < typename T1, typename T2 > )W9 $_<Z  
  struct result_2 =]x FHw8A  
  { L+Q"z*W  
  typedef T2 & result; Qg  
} ; 8EZ"z d`n/  
template < typename T > yBO88rfh>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +s&+G![  
  { UNLy{0tA  
  return (T & )r; Eugt~j3  
} ,vP9oY[n  
template < typename T1, typename T2 > *%5#\ I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mJb>)bO l  
  {  K9  
  return (T2 & )r2; "^~f.N  
} (PU0\bGA  
} ; K' N`rx.7  
|;{^Mci%  
2vWJ|&|p  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 >69xl^Gd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R7cY$ K{j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [ >#?C*s  
!$hrK6o  
return l(i, j) = r(i, j); R(@7$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]od]S 8$5  
g':mM*j&  
  return ( int & )i; Fs_V3i3|L  
  return ( int & )j; J!%Yy\G  
最后执行i = j; zllY $V&<!  
可见,参数被正确的选择了。 l){l*~5zl2  
e#IED!U  
esmQ\QQ^1  
1g{`1[.QO  
0rY<CV;fZ  
八. 中期总结 9ZUG~d7_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: JE,R[` &  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uc~PKU?tO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?,NZ /n  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [(}f3W&  
jy{T=Nb  
)K>XLaG)  
wG2lCv`d  
Lhu2;F\/  
<||F$t  
九. 简化 AS`0.RC-  
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。 |//cA2@.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :6PWU$z$7  
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: K97lP~Hu  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q?n} ~(% &  
  +-*/&|^等 g*\u8fpRq  
2. 返回引用。 j#y_#  
  =,各种复合赋值等 $bh2zKB)  
3. 返回固定类型。 j(6:   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9+h9]T:9  
4. 原样返回。 EaFd1  
  operator, WaF<qhu*  
5. 返回解引用的类型。 "Q'#V!  
  operator*(单目) B`<(qPD  
6. 返回地址。 C*ZgjFvB  
  operator&(单目) D|9C|q  
7. 下表访问返回类型。 bP&o] ?dN  
  operator[] 6G7B&"&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _ZIaEJjH/  
  operator<<和operator>> )<9g+^  
4?g~GI3  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ##BMh!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %~J90a  
Fp+^`;j  
template < typename Left > @)m[: n  
struct value_return F}<&@7kF  
  { KM< +9`  
template < typename T > !Zgb|e8<  
  struct result_1 [nn/a?Z4S  
  { uCF+Mp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6(B0gBCId  
} ; 7xB#)o53  
t= "EbPE  
template < typename T1, typename T2 > >k*QkIyq  
  struct result_2 HI#}M|4n  
  { %>Z=#1h/a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U# Y ?'3:  
} ; )NRY9\H  
} ; *58<.L|  
lg&"=VXx51  
Lg|j0-"N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^=bJ _'  
p]*$m=t0r  
下面我们来剥离functor中的operator() dP T)&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M3K+;-n^  
 N~EM`d  
return l(t) op r(t) `5<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4?><x[l2{  
return op l(t) n0 _:!]k^  
return op l(t1, t2) >*,Zc  
return l(t) op /$\yAOA'y  
return l(t1, t2) op x% k4Lm  
return l(t)[r(t)] PkF B.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |Q`}a %  
zOLt)2-<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: {F6hx9?  
单目: return f(l(t), r(t)); )AXTi4MNp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [X#bDO<t  
双目: return f(l(t)); 3F5r3T6j}  
return f(l(t1, t2)); j^llO1i/  
下面就是f的实现,以operator/为例 6aK'%K  
Lx8 ^V7 X  
struct meta_divide D *Siy;  
  { jeN_ sm81b  
template < typename T1, typename T2 > KqcelI?-I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) L7G':oA_`p  
  { vpv PRwJ  
  return t1 / t2; 93kSBF#  
} R)WvU4+U  
} ; ~d/Doi  
!vr">@}K  
这个工作可以让宏来做: @,CCwiF'q  
cm%QV?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }KCXo/y  
template < typename T1, typename T2 > \ MkC25  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; igOjlg_Q  
以后可以直接用 P}~6 yX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]d9;YVAU  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 0+P_z(93?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |08tQ  
&1F)/$,v  
w)&]k#r  
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 HO41)m+&  
3VCyq7 B^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )U>q><  
class unary_op : public Rettype &~6Z)}  
  { o83HR[  
    Left l; uDafPTF  
public : |5V#&e\ES  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wgq*|teW  
qp"gD-,-o  
template < typename T > @_FL,AC&m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X@JDfn?A  
      { hDl& KE  
      return FuncType::execute(l(t)); cwz %LKh  
    } %HL@O]ftS  
x|U]x  
    template < typename T1, typename T2 > _ Eq:Qbw#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lc>nU hj.  
      { 3.Ni%FF`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4L^KR_h/  
    } 6^mO<nB   
} ; =5oFutg`  
_&XT =SW}  
YXg:cXE8e  
同样还可以申明一个binary_op [LL"86D  
=k2+VI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (+@3Dr5o0}  
class binary_op : public Rettype fhLdM  
  { A8e b{qv  
    Left l; ;g^QH r  
Right r; )}~k7bb}Y  
public : |I^\|5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J^ P/2a#a  
, y{o!w  
template < typename T > Z:,HB]&;9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q'*-gg&)  
      { V>gEF'g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k#JFDw\  
    } H3QAIsGS  
R@=ve %a-  
    template < typename T1, typename T2 > %ghQ#dZ]&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |ng[s6uf  
      { ]o6yU#zn~e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 15iCJ p  
    } .Z8 x!!Q*  
} ; #c+N}eX{  
/'TzHO9_`  
z.e%AcX  
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 KbMgatI/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z;#}u C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '[qG ,^f  
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。  7 g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]8+%57:E  
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。。。 wh|[ "U('  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !ye%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) ?7^('  
下面是修改过的unary_op %lv2;-  
B(Y{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HQt=.#GW  
class unary_op f@\ k_  
  { 7Ar4:iNvX  
Left l; <g>_#fz"K  
  b[GZ sXD-  
public : ?.\ CUVK  
y"e'Gg2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p'KU!I }  
Vfg144FG'  
template < typename T > "h$A.S  
  struct result_1 w gATfygr  
  { +wD--24!(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U lj2 Py}  
} ; tq<7BO<6  
ghbxRnU}  
template < typename T1, typename T2 > swi|   
  struct result_2 J24UUZ9&$  
  { G A2S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #96E^%:zL  
} ; 0@*rp7   
T>vHZZiO  
template < typename T1, typename T2 > }`f%"Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G!XizhE  
  { aWOApXJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); NZ7a^xT_)  
} bi#o1jR  
#`y7L4V*o  
template < typename T > 1ReO.Dd`R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "F"G(ba^  
  { sKn>K/4JZ  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^4B6IF*  
} :ozHuHJ#  
(yc$W9  
} ; F~W*"i+EZ  
#^!oP$>1  
(zk'i13#6  
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 $qg5m,1?  
好啦,现在才真正完美了。 e)!X9><J  
现在在picker里面就可以这么添加了: Rp}6}4=d  
Qs#v/r  
template < typename Right > )bi*y`UM]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const p_B,7@Jl  
  { [A*vl9=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s8@fZ4  
} N7+K$)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。 fm&l 0  
YDs/BF Z  
?kE2 S6j5  
` mALx! `  
 gT O%  
十. bind \m5:~,p=  
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。 !QcgTW)T  
先来分析一下一段例子 ={={ W  
1hi^  
oUltr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /\ ~{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I?bL4u$\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w>/KQ> \"  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Lm-}W "7  
我们来写个简单的。  78qf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )bPNL$O  
对于函数对象类的版本: R;I}#b cJ  
(873:"(  
template < typename Func > ;E* ^AW  
struct functor_trait WYEvW<Hv  
  { h>bmHQ  
typedef typename Func::result_type result_type; z-krL:A  
} ; ' nf"u  
对于无参数函数的版本: i,;Q  
{oBVb{<  
template < typename Ret > g.F{yX]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I0Wn?Qq=@  
  { 8ne5 B4  
typedef Ret result_type; 2R<1  ^  
} ; 2z )h,<D  
对于单参数函数的版本: BN#^ /a-  
U?xl%qF`)  
template < typename Ret, typename V1 > "UVV/&`o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BtU,1`El5  
  { UT[KwM{y  
typedef Ret result_type; MKoN^(7  
} ; G@,qO#5&  
对于双参数函数的版本: ~a/yLI"'g  
LjxTRtB_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .JQR5R |Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b!7"drge:  
  { 8&dmH&  
typedef Ret result_type; N_/&xHw  
} ; :Tj,;0#/  
等等。。。 '|WMt g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3 5|5|m a  
[gQ~B1O  
template < typename Func > H3 `%#wQ0j  
struct func_return { " $2  
  { 9H.E15B  
template < typename T > sjShm  
  struct result_1 KwpNS(]I  
  { G=~T)e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `33h4G  
} ; ^IQC:2 1  
{d^&$~  
template < typename T1, typename T2 > Z(Q?epyT  
  struct result_2 w9.r`_-  
  { oX?2fu-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _NqEhf:8  
} ; A:NsDEt  
} ; HC!$Z`}Y  
gI\J sN  
yKfRwO[ j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OmKT}D~ 4  
/*D]4AK  
template < typename Func, typename aPicker > eJ7A.O  
class binder_1 /!7m@P|&D  
  { CXA)Zl5#  
Func fn; c#CX~  
aPicker pk; 2psLX  
public : $:mCyP<y  
^dqyX(  
template < typename T > eeB^c/k(P  
  struct result_1 7%)4cHZ^$?  
  { 5F <zW-;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o*r\&!NIw  
} ; UyK|KL  
<R]?8L0{h  
template < typename T1, typename T2 > *W# x#0j  
  struct result_2 npbNUKdz  
  { $?;aW^E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LD^V="d  
} ; c&F"tLl  
| L fH,6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} PiAA,  
tr/S*0$  
template < typename T >  '+'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ibpk\a?A{  
  { |\N[EM%.@  
  return fn(pk(t)); =_Qt&B)  
} }bix+/]  
template < typename T1, typename T2 > gpE5ua&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r=qb[4HiV  
  { +2C:]  
  return fn(pk(t1, t2)); bO^%#<7  
} 3- LO  
} ; &)\0mpLK9  
w*Kw#m'U  
{b]WLBy  
一目了然不是么? `db++Z'C  
最后实现bind 1z[WJ}$u  
qj/ 66ak  
"o[\Aec:  
template < typename Func, typename aPicker > #M{}Grg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?]$.3azO  
  { 183'1Z$KA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |{ *ce<ip5  
} I uhyBo  
T[ky7\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 jY$|_o.4  
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。 5l{_E:.1  
I 9tdr<  
十一. phoenix C5;"mo-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SM0=  
-FE5sW  
for_each(v.begin(), v.end(), -,zNFC:6g  
( 6,cyi|s  
do_ ]RGun GJ  
[ M{hA`  
  cout << _1 <<   " , " + Uj~zx@  
]  !X |Tf  
.while_( -- _1), |urohua  
cout << var( " \n " ) *B@<{x r  
) NhpGa@[D  
); ~-'nEATE  
#?8'Z/1 )  
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: Udd|.JRd  
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 Pf(z0o&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MF%9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .5_w^4`b  
O% 9~1_  
$Fr$9 jq&  
template < typename Cond, typename Actor > Xj|j\2$ 0  
class do_while 0 ,Bd,<3  
  { L88oh&M  
Cond cd; umD .  
Actor act; /UM9g+Bb  
public : S@T> u,t'  
template < typename T > O+z-6:`  
  struct result_1 1.jW^sM  
  { fa"eyBO50  
  typedef int result_type; +| Cvv]Tx1  
} ; U4^dDj  
|p3]9H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h:j-Xd$H+  
GRlA 9Q  
template < typename T > $6ITa}o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @HaWd 3  
  { wk)gxn1A,  
  do saYn\o"m  
    { &S c0l/  
  act(t); Gvj@?62  
  } IKAF%0[R|j  
  while (cd(t)); `(Ei-$ >U&  
  return   0 ; scN}eg:5  
} N tg#-_]  
} ; #N,\c@Gy  
0H;dA1  
@CWfhc-Ub  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). CbK7="48  
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。 !)_5z<  
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。 ?CM,k0  
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。 gY;N>Yq,C  
下面就是产生这个functor的类: 0D 0#*J  
9Q].cDe[  
&[JI L=m5  
template < typename Actor > `M"b L|[R  
class do_while_actor [y>Q3UqN  
  { ]FQ4v.7  
Actor act; /sJk[5!z  
public :  Zp]Bs  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2yeq2v   
{TUCa  
template < typename Cond > uyAhN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; UDuKG\_J<y  
} ; _VR4 |)1g  
_v]I6<!5U  
v-OGY[|97  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 hFQC%N. '  
最后,是那个do_ j>0S3P,  
GpxGDN3?  
?55('+{l  
class do_while_invoker o)1wF X  
  { & }k=V4L  
public : w )DO"Z7  
template < typename Actor > "D@m/l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RTF{<,E.UX  
  { EKwS~G.b!  
  return do_while_actor < Actor > (act); '[Nu;(>a  
} dbnH#0i  
} do_; etGquW.  
swlxV@NQ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +wT,dUin_<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !.3 MtXr  
最后来说说怎么处理break和continue I0)iC[s8;  
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。 t@)~{W {  
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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