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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &{R]v/{p]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <@](uWu  
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, c %f'rj  
o4U[;.?c  
Z'<I Is:J  
R'z -#*[  
  class filler ir?Y>  
  { =qNZ7>Qw  
public : bC SgdK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5*#3v:l/9  
} ; + lNAog  
"J=A(w5   
X }""= S<  
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: wvnuE<o8  
CKuf'h#  
37U2Tb!y '  
LP{@r ic  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .wPu #*  
.S6u{B  
|bM?Q$>~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Cvgk67C=$  
y88lkV4a  
~USU\dni  
qrLE1b 1$  
二. 战前分析 oScKL#Hu  
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。 tB<2mjg  
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 v-MrurQ4  
d^:(-2l-  
?AlTQL~c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )*m#RqLQ8  
  /* --------------------------------------------- */ gwQk M4  
vector < int *> vp( 10 ); ~]l T>|X  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C%ZSsp u  
/* --------------------------------------------- */ *S?vw'n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); abczW[\  
/* --------------------------------------------- */ }|-Yd"$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); lDf:~  
  /* --------------------------------------------- */ Gc0/*8u/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dFw>SYrpu  
/* --------------------------------------------- */ 6<`tb)_2~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VM"z6@  
^;DbIo\6H  
=JM !`[  
s6HfN'  
看了之后,我们可以思考一些问题: WW.amv/[a  
1._1, _2是什么? >=VtL4K^  
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。 M!Wjfq ^~  
2._1 = 1是在做什么? a(|,KWHn  
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。 92pl#Igt  
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。 qCUn. mI  
vbMt}bM(GD  
rd0[(-  
三. 动工 t)n}S;iD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [Fo" MeH?R  
sR*.i?lN  
w"/RI#7.  
24 L =v  
template < typename T > kfQi}D'a  
class assignment =(\xe| Q  
  { ](tv`1A,Wd  
T value; ecqL;_{o  
public : iI@m e=  
assignment( const T & v) : value(v) {} {T(z@0Xu  
template < typename T2 >  0%OV3`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } JQde I+  
} ; okSCM#&:[2  
a?gziCmS?C  
jC3)^E@:"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8r-'m%l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <}z, !w8  
,EuJ0]2  
.`5BgX7W  
4.o[:5'  
  class holder #CcWsI>+w>  
  { o0`|r+E\  
public : k,M %"FLQ  
template < typename T > |j> fsk~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f!D~aJ  
  { 'du{ky  
  return assignment < T > (t); U%zZw)  
} n>##,o|Vr#  
} ; NUjo5.7  
\Bg?QhA_D  
B 4my  
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: j?gsc Q3  
Q4!6|%n8v  
  static holder _1; S mjg[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 48t_?2>  
=j$!N# L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /GDGE }  
而不用手动写一个函数对象。  ET:B"  
!ZC0n`  
+~]:oj  
0oU;Cmw.  
四. 问题分析 LI/;`Y=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 f6O5k8n  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 VsTa!V^~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,^d!K(xb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yG%<LP2p@f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HaiaDY)  
}ki}J>j|f  
五. 问题1:一致性 A\S1{JrR  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| dX vp-oi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kIlK"=  
@ApX43U(  
struct holder ),#hBB`ZA  
  { )?qH#>mD6  
  // tMQz'3,X  
  template < typename T > /`"&n1  
T &   operator ()( const T & r) const I[$SVPe#  
  { 9YjO  
  return (T & )r; N-9qNLSP  
} @*}?4wU^k  
} ; SGUu\yS&s  
f:6%DT~a&C  
这样的话assignment也必须相应改动: 5J0Sc  
b( qO fek  
template < typename Left, typename Right > (}:n#|,{M  
class assignment o 2Okc><z  
  { Y#[>j4<T  
Left l; bo%v(  
Right r; Bx&F*a;5  
public : fj,]dQ T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MV.$Ay  
template < typename T2 > ZZJXd+Q}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n;+e(ob;;  
} ; :lGH31GG  
2-#:Y  
同时,holder的operator=也需要改动: ,O[Maj/ch  
4X^{aIlshk  
template < typename T > _#mo6')j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v7kR]HU[y  
  { hExw}c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P O{1u%P  
} RX DPT  
fvUD'sx  
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。 C1 YG=!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xU5+"t~  
PiTe/  
return l(rhs) = r; _ o-lNt+  
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。 :a#p zEK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u|'}a3  
*w[\(d'T  
template < typename Tp > i8Y$cac!  
class constant_t ^& R H]q  
  { Ad@Odx=o*R  
  const Tp t; y?1<7>L5~  
public : QxjX:O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} nR()ei^X  
template < typename T > /e0cx:.w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %j*i=  
  { )f6:{ma  
  return t; BL&D|e  
} QlFt:?7f  
} ; H^e0fm  
%}*0l8y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6uAo0+-k  
下面就可以修改holder的operator=了 8!c#XMHV  
W6>SYa  
template < typename T > hDf|9}/UQd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;C+g)BW  
  { nHB=*Mj DV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;N FTdP  
} =b* Is,R/  
.M$}.v  
同时也要修改assignment的operator() 1>!wm0;x  
v-J9N(y"  
template < typename T2 > ;Q0WCm\5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yQXHEB  
现在代码看起来就很一致了。 VZJ[h{ 6  
^S'#)H-8C3  
六. 问题2:链式操作 C;3>q*Am4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =CE(M},d  
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。  / hl:p  
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。 )E2^G)J$W  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 { _]'EK/w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5"]t{-PD  
>,JA=s  
template < typename T > kZ0|wML8  
struct result_1 -a}d @&  
  { UW%.G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gtBnP~zT\B  
} ; 8] BOq:  
71h?t`N  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: #''q :^EQ  
rU {E}  
template < typename T > bS9<LQ*  
struct   ref 0K&\5xXM  
  { Viu+#J;l  
typedef T & reference; v .ftfL!  
} ; ,;2x.We  
template < typename T > =eXJZPR  
struct   ref < T &> ( _{\tgSm  
  { r95l.v  
typedef T & reference; 2eOde(K+  
} ; Pc*+QtQ  
E!eBQ[@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 73C  
AV0C9a/td  
template < typename T > #h 4`f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ![v@+9  
  { w;;.bz m  
  return l(t) = r(t); )cMW,  
} F_Q?0 Do0'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 {iv!A=jld  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '5Zt B<  
WaV P+Ap  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 k]n=7vw;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +;}XWV  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <V3N!H_d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z]I[?$y  
最后的布局是: jZm57{C#*?  
                Add }a(x L'F  
              /   \ Y2DR oQ  
            Divide   5 2#n4t2 p  
            /   \ K,>D%mJ  
          _1     3 ?5%|YsJP_  
似乎一切都解决了?不。 _%)v9}D  
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。 %#.H FK  
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。 4DL;/Z:  
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: T4\F=iw4  
^XV=(k;~bX  
template < typename Right > P8JN m"C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0@9.h{s@  
Right & rt) const uM8YY[b  
  { *S).@j\{W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XeaO,P  
}  !,*#e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .Q pqbp 8  
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。 HqW|  
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。 :eK;:pN  
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。 5N:THvh6o  
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。 L`yyn/2>  
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? y7 I')}SC  
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: DR`d^aBWQ  
HR85!S`  
template < class Action > rurC! -  
class picker : public Action 4s<*rKm~  
  { kq[*q-:"x  
public : d1c_F~h<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t(4%l4i;X  
  // all the operator overloaded OBF2?[V~  
} ; %bnDxCj"  
eZ]4,,m  
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。 P5+FZzQ  
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: 0Ts[IHpg&E  
#'Q_eBX  
template < typename Right > tQy@d_a=y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (mvAEN+y  
  { Azrc+k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P`'Nv  
} Nb[z+V{=  
7Q<xC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3 *G 7H  
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。 z G {1;  
<;d?E%`  
template < typename T >   struct picker_maker &Bbs\ ;  
  { a G^kL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 54kd>)|"ag  
} ; DRLX0Ml]\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > $=f,z>j  
  { %3ecV$  
typedef picker < T > result; 8>TDrpT}  
} ; & p 1Et  
9-DDly [)4  
下面总的结构就有了: $cri"G  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 }>cQ}6n.  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 sKhX0,s&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .(tga&]  
至此链式操作完美实现。 S1pikwB  
7E$ e1=  
!2WRxM  
七. 问题3 ~_P,z?  
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。 7FMg6z8~  
'&5A*X]d  
template < typename T1, typename T2 > qby!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N(v<*jn  
  { U:eahK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?d1H]f<M  
} T?W`g> yM  
3 tMFJ ;*`  
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: @x">e][B  
|1G/J[E  
template < typename T1, typename T2 > U}7 a;4?  
struct result_2 }O<u  
  { V.kU FTCvf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ![Z'jC py  
} ; =<I90j~)  
:] Jwcp  
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? 6R1){,8  
这个差事就留给了holder自己。 C6=7zYhR  
    F8km8lPQl  
X8Px  
template < int Order > =& ~*r  
class holder; le?hCPHkp  
template <> xI}h{AF7  
class holder < 1 > n%I%O7  
  { S,LW/:,  
public : ,~t{Q*#_h  
template < typename T > fr8:L!9  
  struct result_1 ( Kh<qAP_n  
  { 4"fiEt,t<x  
  typedef T & result; D}l^ow  
} ; ]sJWiIe.  
template < typename T1, typename T2 > ;2 oR?COW  
  struct result_2 r{.DRbn  
  { Wa%Zt*7  
  typedef T1 & result; /i|T\  
} ; R_ojK&%  
template < typename T > a_/\.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KwOn<0P  
  { dV<|ztv  
  return (T & )r; 0"$Ui#r`  
} bNR}Mk]?  
template < typename T1, typename T2 > ~WK>+T,%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4(MZ*6G]?  
  { , KF>PoySA  
  return (T1 & )r1; ? &ew$%  
} =CEQYk-y1  
} ; yzW9A=0A)  
ygr[5Tl  
template <> 8 ~.|^no  
class holder < 2 > Y9ueE+6  
  { LD5n_W  
public : LUv>0G#L[  
template < typename T > #L.fGTb  
  struct result_1 %zQME6WELz  
  { Tm@d;O'E1  
  typedef T & result; IB:Wh;_x  
} ; pb_+_(/c  
template < typename T1, typename T2 > TOV531   
  struct result_2 {~ ZSqd  
  { FLJdnL  
  typedef T2 & result; k6-Q3W[+a  
} ; vRYQ4B4o  
template < typename T > Yw<K!'C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pc<")9U%/  
  { WK]SHiHD  
  return (T & )r; >I Aw Nr  
} l2KR=& SX/  
template < typename T1, typename T2 > a0OH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Asicf{HaX  
  { :BG/]7>|V  
  return (T2 & )r2; 9VdVom|e  
} "0Uh(9Fv  
} ; sY!PXD0Q  
 @*'|8%  
HJ]\VP9Zb  
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> >。 JX(JZ/8B^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h=um t<&D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hN$6Kx>{  
Mh>H5l.1i  
return l(i, j) = r(i, j); ufm`h)N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $+)2CXQe5  
;|e{J$  
  return ( int & )i; qYc]Y9fi  
  return ( int & )j; 72@raA#y  
最后执行i = j; \k_0wt2x1  
可见,参数被正确的选择了。 :<4:h.gO8  
FW(y#Fmqs  
:Eq=wbAw  
S#dkJu]]#  
2628 c`  
八. 中期总结 Fyoy)y*  
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: gE]) z*tqX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J:Uf}!D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x;89lHy@e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o&)O&bNJ  
W+V#z8K  
Es6b~ #  
c%w@-n`  
DesvnV'{`  
%m1k^  
九. 简化 c%c/mata?  
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。 #+p30?r0y  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |BhfW O8p  
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: 9B")/Hz_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K <7#;  
  +-*/&|^等 \]=qGMwFs  
2. 返回引用。 ork/:y9*y  
  =,各种复合赋值等 |2(z<b&y=  
3. 返回固定类型。 AYHB?xOpR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FCTz>N^p  
4. 原样返回。 z.n`0`^  
  operator, Oi+(`  
5. 返回解引用的类型。 \dSMF,E  
  operator*(单目) @@K@;Jox  
6. 返回地址。 `X]TIMc:Ad  
  operator&(单目) aG;6^$H~  
7. 下表访问返回类型。 |xy r6gY  
  operator[] U;o[>{L   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lob{{AB,!  
  operator<<和operator>> ).@8+}`  
evryk,x  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 q 1a}o%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #<|5<U  
6z@OGExmd#  
template < typename Left > WV_y@H_  
struct value_return J;4x-R$W  
  { L+2!Sc,>  
template < typename T >  ::Y   
  struct result_1 ~Fv&z'R  
  { 9.ZhkvR4A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; HubSmbS1  
} ; C-4NiXa  
pisjfNT`o  
template < typename T1, typename T2 > [?$ZB),L8  
  struct result_2 iaBy/!i  
  { 2MwR jh_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c(Zar&z,E  
} ; {bnNY  
} ; bG=CIa&@  
s.+2[R1HF  
N+)4]ir>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^~}|X%q3  
WLGx= ;  
下面我们来剥离functor中的operator() px5~D(N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9{@#tx  
;m$F~!Y  
return l(t) op r(t) =t1.j=oC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) d (]t}  
return op l(t) 3)v6N_  
return op l(t1, t2) X||Z>w}v  
return l(t) op ]X~;?>#:p  
return l(t1, t2) op E15"AO  
return l(t)[r(t)] %\PnsnJ9Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e&Z}struE  
<Ur(< WTV  
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: 9frP`4<)  
单目: return f(l(t), r(t)); 2h0I1a,7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 49n.Gc  
双目: return f(l(t)); V3baEy>=z  
return f(l(t1, t2)); (.\GI D+i  
下面就是f的实现,以operator/为例 2zR*`9$  
J7X-=E D  
struct meta_divide 1 Y_e1tgmm  
  { =$601r  
template < typename T1, typename T2 > p%e! &:!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RP'`\| |*  
  { u%?u`n2'  
  return t1 / t2; jq(3y|6,  
} CBdS gHA3>  
} ; 7 y}b (q=  
k+S+ : 5  
这个工作可以让宏来做: -a(f-  
=1t#$JG  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m)9N9Ii#)  
template < typename T1, typename T2 > \ rZ<0ks  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'Y3>+7bI  
以后可以直接用 _.0c~\VA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3n9$qr= '  
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 EJY[M  
(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。。。) K;;Q*NN-  
"6rZn_H/|  
Zzr+p.  
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 w] LN(o:  
_ b}\h,Ky  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hH:7  
class unary_op : public Rettype Nw $io8:d  
  { vc o/h  
    Left l; I!lzOg4~  
public :  SzkF-yRd  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s`F v!  
lM Gz"cym  
template < typename T > ;`g\Tu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pi::cf>3  
      { Yu=4j9e_mG  
      return FuncType::execute(l(t)); vfzGRr  
    } Ga~N7  
Y9~;6fg  
    template < typename T1, typename T2 > k9UmTvX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pWH8ex+  
      { M`\c'|i/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '"QC^Joz  
    } {n%-^9b1{&  
} ; |o~<Ti6]  
AWC zu5ve  
^T"9ZBkb  
同样还可以申明一个binary_op uHBX}WH  
t+Mr1e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XP5q4BM  
class binary_op : public Rettype ncJ}h\:Sk  
  { AC3K*)`E  
    Left l; (u85$_C  
Right r; K1uN(T.Ju  
public : 6,M>'s,N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8h9t8?  
a*&P>Lwe7&  
template < typename T > 6"WR}S0o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A=|LMJMWR  
      { l;U9dO}/[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JGt4B  
    } V`~$| K[  
/tA$ 'tZ  
    template < typename T1, typename T2 > M]!\X6<_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PYr#vOH  
      { {r.#R| 4v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m JewUc!<5  
    } V S2p"0$3D  
} ; ,HS\(Z  
1YR;dn  
|DfYH~@(  
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 ,^O**k9F  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 `m<l8'g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Cca( oV  
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。 N J:]jd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k#`.!yI,  
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。。。 O]w&uim  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q@%VJPLv.  
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) AQ. Y-'\t  
下面是修改过的unary_op `d6 {Tli  
~$#DB@b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f[ GH  
class unary_op xuO5|{h  
  { N-jFA8n  
Left l; .rSeJZzuj  
  aGNt?)8WPZ  
public : *j><a  
S+|aCRS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J5k \R+\H  
eOy{]< l3  
template < typename T > 7~cN  
  struct result_1 9cFFQM|o  
  { |U1X~\""  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jnt0,y A  
} ; X1:|   
UBpYR> <\  
template < typename T1, typename T2 > x '3<F  
  struct result_2 fS-#dJC";`  
  { !40{1U&@a`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s!Y>\3rMW  
} ; e{Om W  
82Nh;5T r  
template < typename T1, typename T2 > r$;DA<<|<c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .qy._C2(  
  { M]jzbJ3Q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $ePAsJ  
} ~6!=_"  
$q DH  
template < typename T > (Z)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k<"ZNQm$.  
  { HYLU]9aH8  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?F*gFW_k  
} ^o!K0 t*  
f|?i6.N> f  
} ; KmZUDU%R  
>2Al+m<w  
CcgCKT  
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 =/.[&DG  
好啦,现在才真正完美了。 LH]nJdq?)  
现在在picker里面就可以这么添加了: g-oHu8   
#PoUCRRC  
template < typename Right > `*9W{|~Gwx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const N-3w)23*:  
  { h_?D%b~5  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h\C  
} |=l;UqB  
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。 -DX|[70  
Y!i4P#4+q  
 tAP~  
QtkyKR  
8iK>bp  
十. bind g[-'0d\1  
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。 fbNVmjb$)  
先来分析一下一段例子 93)&  
Da_g3z  
0%k`* 8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RFDwL~-p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;. !AX|v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?&)<h_R4p  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ;*wZgl  
我们来写个简单的。 >8t3a-/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: DB:Ia5|*i  
对于函数对象类的版本: i4'?/UPc  
.2!'6;K  
template < typename Func > /V46:`V  
struct functor_trait cc.z C3Hs3  
  { m]=|%a6  
typedef typename Func::result_type result_type; vhTte |(  
} ; ocAoqjlT[  
对于无参数函数的版本: d '4c?vC  
a[xEN7L~4D  
template < typename Ret > YX18!OhQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v)d\ 5#7  
  { /0!6;PC<  
typedef Ret result_type; 50l=B]M  
} ; ~k+-))pf  
对于单参数函数的版本: [#)-F_S  
`WC~cb\  
template < typename Ret, typename V1 > 6 jRF[N8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > xO'1|b^&  
  { /=lrdp!a  
typedef Ret result_type; ;,JCA# N  
} ; _&.CI6  
对于双参数函数的版本: 8> T '  
t 4{{5U'\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i~ n>dc YW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fi:Z*-  
  { Z99%uI3  
typedef Ret result_type; hi*\5(uH  
} ; rQ;m|@  
等等。。。 cDxjD5E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  PZf^r  
w \i#  
template < typename Func > 9@Cqg5Kx'  
struct func_return FoInJ(PDH  
  { 1}QU\N(t  
template < typename T > 1 ;4TA}'H  
  struct result_1 D/9&pRsO  
  { c3`X19'%fM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ka[]pY  
} ; C*/d%eHD  
n$ axqvG  
template < typename T1, typename T2 > PLw;9^<  
  struct result_2 p(v+j_ak  
  { ^E{~{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w~;1R\?|  
} ; %=]~5a9  
} ; Cc]t*;nU_  
55zimv&DV  
7 H.2]X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0{@E=}}h  
Hp8)-eT  
template < typename Func, typename aPicker > SE;Jl[PgcL  
class binder_1 lmp0Ye|  
  { Xi6XV3G  
Func fn; )<UNiC   
aPicker pk; 7-'!XD!  
public : b9%hzD,MR  
A>bo Xcr  
template < typename T > UCa(3p^V_  
  struct result_1 3!Gnc0%c  
  { n* 9)Y~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z '/:  
} ; ES(b#BlrP/  
bs kG!w  
template < typename T1, typename T2 > -nV]%vJ$R}  
  struct result_2 :&/'rMi<T  
  { 3*/y<Z'H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (m|p|rL  
} ; "/(J*)%{  
|/Ggsfmby  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (VI4kRj  
*A@~!@XE4  
template < typename T > w +fsw@dK&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7s4G|N[wR\  
  { ?rKewdGY  
  return fn(pk(t)); ,j:`yB]4,  
} 0/6f9A  
template < typename T1, typename T2 > yrSmI)&%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q=)$  
  { fk<0~ tE  
  return fn(pk(t1, t2)); 9G[!"eZ}  
} U6t>UE6k  
} ; rUc2'Ct  
(OLjE]9;  
J2f}{!b+I  
一目了然不是么? 9f\Lon4lX  
最后实现bind _U?   
|e!%6Qq3  
`WboM\u  
template < typename Func, typename aPicker > Rp^k D ,*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h#dp_#  
  { *?zmo@-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }Y[xj{2$O  
} IE+{W~y\  
V`fp%7W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }xk85*V  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 |C301ENZ  
8d?r )/~  
十一. phoenix jdiH9]&U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _D1Uc|  
7?9QlUO  
for_each(v.begin(), v.end(), >gRb.-{ux  
( zR_ "  
do_ s!:'3[7+  
[ 8oK*NB29  
  cout << _1 <<   " , " M+j V`J!  
] V^;2u  
.while_( -- _1), 2Nrb}LH  
cout << var( " \n " ) /H/@7>  
) mEeD[dMN  
); Ngi] I#V z  
oJ734v[X  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Xia4I* *  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor R.@I}>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wW EnAW~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /'' |bIPa  
"4NcszEN  
@{P<!x <Q  
template < typename Cond, typename Actor > "m,)3zND3  
class do_while f^Sl(^f  
  { ~Ap.#VIc'  
Cond cd; \5M1;  
Actor act; Q =9Ce@[  
public : fUx;_GX?  
template < typename T > ', ~  
  struct result_1 U2<8U  
  { 2n+tc  
  typedef int result_type; WVyk?SBw  
} ; _zt)c!  
o5LyBUJ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} G%ytp=N  
~8:q-m_h  
template < typename T > dD YD6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !xcLJ5^W  
  { Oxsx\f_  
  do _}+Aw{7!r  
    { 0"}qND  
  act(t); dyWj+N5(  
  } `& ufdn\j  
  while (cd(t)); uaghB,i'n  
  return   0 ; /M!b3bmA  
} qQjd@J}^  
} ; RwKnNIp  
>vQ8~*xd  
.JCd:'-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L7\V^f%yCm  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 FxU a5 n  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 9U&~H*Hf  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 42$ pvw<  
下面就是产生这个functor的类: 8k +^jj  
Hq$&rNnq\  
{$qE>ic  
template < typename Actor > M/?eDW/  
class do_while_actor &~=FX e0S  
  { _cvA1Q"  
Actor act; O]_a$U*6  
public : ~'1gX`o:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &A}hx\_T  
B']-4X{SGa  
template < typename Cond > fk&>2[^&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rj}O2~W~4  
} ; >PuQ{T I  
hZ_@U?^  
q"(b}3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  )OHGg  
最后,是那个do_ #{_iNra9  
(vP<}  
2$r8^}Nj?  
class do_while_invoker }TQa<;Q  
  { |P0!dt7sQ  
public : n f.H0i;  
template < typename Actor > ,>+B>lbJ*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *'w?j)}A9g  
  { Zzn N"Si,  
  return do_while_actor < Actor > (act); wxJu=#!M  
} =E.!Ff4~(  
} do_; MB7`'W  
~Uw;6VXV1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? y>^FKN/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8Sxk[`qx\K  
最后来说说怎么处理break和continue )E|{.K  
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。 H2lQ(Y+H  
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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