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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \Jy/ a-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]sL)[o  
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, wu53e= /  
Oiz@tEp=_  
S%{^@L+V  
'PK;Fg\  
  class filler CYFi_6MFl  
  { /.m &rS  
public : vn"+x_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} >A_:q yGk  
} ; f:hsE  
Al-;-t#Dc  
uzgQ_  
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: s. ]<r5v7  
^]{m*bEkR  
4SDUTRo a  
Z\. n6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Nt'6Y;m!  
":!7R<t  
-{O>'9'1A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8urX]#  
|fIIfYE  
)oAxt70  
YkuFt>U9,  
二. 战前分析 l>){cI/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。 rU!QXg]uD  
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 ta+MH,  
vmsrypm  
XV %DhR=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vOQ 3A%/  
  /* --------------------------------------------- */ "kS!rJ[  
vector < int *> vp( 10 ); e !2SO*O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~H4wsa39  
/* --------------------------------------------- */ oqUF_kh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {i#z <ttu  
/* --------------------------------------------- */ *l{GD1ZDk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EJ@&vuDd$  
  /* --------------------------------------------- */ I6-.;)McO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1Xn:B_pP  
/* --------------------------------------------- */ ^I y'G44  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M)6iYA%$  
! %X#;{  
kWMz;{I5*w  
1W r,E#+C  
看了之后,我们可以思考一些问题:  ,7h0y  
1._1, _2是什么? -~] q?k?  
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。 h ]6: `5-  
2._1 = 1是在做什么? %iR"eEE  
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。 m- u0U  
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。 +=MN_  
r\T'_wo  
FKBI.}A?!'  
三. 动工 E*AI}:or;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i@m@]-2  
/P%OXn$i/  
E! GH$%:;  
ISHzlEY  
template < typename T > cNl NJ  
class assignment ?>/9ae^Bw  
  { Lm3~< vP1e  
T value; .L@gq/x)  
public : Rn$[P.||  
assignment( const T & v) : value(v) {} \"pp-str  
template < typename T2 > \k 6'[ln  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lc[)O3,,B  
} ; J!\oH%FJp  
XY^]nm-{I  
^).  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PC!g?6J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Bwl@Muw  
\2))c@@%  
= 6'Fm$R  
4w5);x.  
  class holder oJ?,X^~_  
  { \IaUsx"#o{  
public : 19b@QgfWpb  
template < typename T > b/"gUYo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tj4/x7!  
  { *7o@HBbF  
  return assignment < T > (t); H1.ktG  
} i__f%j`!W  
} ; \q@Co42n\  
sBk|KG  
R-YNg  
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: }qT{" *SC  
\`;1[m  
  static holder _1; Rt>mAU$}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "`NAg  
ua E,F^p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E#R1  
而不用手动写一个函数对象。 mw&'@M_(7  
U"RA*|  
Z!-V&H.  
[,3E#+y  
四. 问题分析 #mYe@[p@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 21O@yNpS$  
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。 iU RSYR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gBr /Y}I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U+R9bn   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iJH?Z,Tjf  
2H1 [ oD[  
五. 问题1:一致性 EM(%|#  
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?| G.r .Z0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %l?*w~x  
=h xyR;  
struct holder orOq5?3  
  { eX1_=?$1P  
  // b;FaTm@  
  template < typename T > :k-@w5(  
T &   operator ()( const T & r) const +p[O|[z  
  { a6@k*9D>  
  return (T & )r; Cp+tcrd_s  
} ,Wtgj=1!.  
} ; #"8'y  
+koW3>  
这样的话assignment也必须相应改动: ht#,v5oG>f  
Ii# +JY0k  
template < typename Left, typename Right > 9oIfSr,y  
class assignment K4 -_a{)/  
  { "!_vQ^y  
Left l; m#ig.z|A  
Right r; p( )LQT!  
public : '14 86q@[$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6VS_L@  
template < typename T2 > F|cli <  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1;PI%++  
} ; g6+5uvpd  
M2;6Cz>,P  
同时,holder的operator=也需要改动: OsW*@v(  
=v0w\( ?N  
template < typename T > bN6i*) }  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tt CC] Q  
  { i9V,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {6%-/$LX  
} JNT|h zV  
z`eMb  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +z0s)HU>j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?o`:V|<v  
u{w,y.l1h  
return l(rhs) = r; #2lvRJB  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 E^A!k=>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ktRGl>J  
!]5V{3  
template < typename Tp > g[HuIn/  
class constant_t \/C5L:|p_  
  { -r]L MQ  
  const Tp t; [>U2!4=$M  
public : |WpJen*?Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;)SWwhQ  
template < typename T > ur7S K(#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o\PHs4Ws'7  
  { rg=Ym.  
  return t; <>Ha<4A =E  
} dPxJ`8  
} ; W`P>vK@=  
CJDNS21m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :Rnwyj])  
下面就可以修改holder的operator=了 ic4hO>p&  
Dd,i^,4Gj  
template < typename T > t @a&&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^t*Ba>A  
  { i)Q d>(v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~;YkR'q0_  
} G1*,~1i  
_y sakn  
同时也要修改assignment的operator() )D)4=LJ  
aT+w6{%Z  
template < typename T2 > "zzb`T[8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'i:lV'  
现在代码看起来就很一致了。 [ wnaF|h  
Eau V  
六. 问题2:链式操作 ITEf Q@#jU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .<xD'54  
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。  p: eaZ  
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。 [d-Y1  
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。 1_]%,  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :7JP(j2  
PfB9 .f{  
template < typename T > d2)]6)z6  
struct result_1 vS[\ j  
  { #yU"n-eLR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rz2,42H]  
} ; l<<9H-O  
~O!E&~  
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: }R YPr  
83p8:C.Ze  
template < typename T > -j:yEZ4Oy  
struct   ref <^'IC9D]  
  { Ly R<cd$W  
typedef T & reference; (H:A|Lw  
} ; X?JtEQ~>  
template < typename T > -^;,m=4{3  
struct   ref < T &> 8Bh micU  
  { tp }Bz&V  
typedef T & reference; Snp(&TD<<  
} ; ,^ dpn  
- DYH>!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hJw]hVYa  
~"4Cz27  
template < typename T > =<zlg~i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %da-/[  
  { g:U -kK!i  
  return l(t) = r(t); yX%> %#$  
} gQ%mVJB{(  
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。 /F''4%S?E  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'WBhW5@  
klY, @  
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 ~ahu{A4Bw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IjQgmS~G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "?W8 o[c+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P3Ah1X7W"C  
最后的布局是: [a}Idi` K  
                Add nPl,qcyY  
              /   \ |lu@rN  
            Divide   5 d-W*`:Q  
            /   \ y&\t72C$Fi  
          _1     3 H`Zg-j`  
似乎一切都解决了?不。 9}42s+  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ]@}hyM[D;  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 k)y<iHR_o  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |?MD>Pez  
9;`hJ!r  
template < typename Right > "GJ.`Hj  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Tn(uH17  
Right & rt) const A2\3.3  
  { f 9IqcCSW  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }*aj&  
} YhooD,[.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !|9k&o  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 R? N+./{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 s.KfMJ"u[  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Yfs eX;VX  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 #T`1Z"h<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "+ k}#<P4\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [;'$y:L=g  
MI.OOoP3a  
template < class Action > AI,E9  
class picker : public Action (OavgJ+Y  
  { yZNg[KH  
public : <KStl fX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8vfC  
  // all the operator overloaded |Vu`-L'Jz  
} ; 9\kEyb$F=  
_(8N*q*w  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }/IP\1bG  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Z7?\ >4V  
kK0zb{  
template < typename Right > J@IKXhb7_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E5*pD*#  
  { 5a2;@ }%V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i~5'bSq c  
} `>lY$EBG@[  
A,7* 52U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y 7?q `  
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。 bz [?M}  
vo~Qo;m  
template < typename T >   struct picker_maker $`lGPi(Jc  
  { $H/: -v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P$@:T[}v  
} ; fN9uSnu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &k`lb kq  
  { e#WASHZN  
typedef picker < T > result; V,?])=Ax  
} ; 'mF&`BN}b  
U0N6\+  
下面总的结构就有了: 5F]2.<i  
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。 "=$uv  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 y7'9KQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?d k)2  
至此链式操作完美实现。 1].m4vC  
gXY]NWI  
6.|[;>Km  
七. 问题3 3 [O+wVv  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 R#rfnP >  
!?K#f?x<?  
template < typename T1, typename T2 > tvUCd}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \"Qa)1 |  
  { &F*eo`o}6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S&Hgr_/}c  
} ITz+O=I4R]  
Lg-!,Y   
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]7q|) S\  
r =]$>&  
template < typename T1, typename T2 > /7ykmW  
struct result_2 fOP3`G^\  
  { )vY)Mg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F8\JL %  
} ; }z2[w@M  
A yOy&]g  
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+ wv}z  
这个差事就留给了holder自己。 FU)=+m  
    aeEio;G1  
|>wGl  
template < int Order > 5d-rF:#  
class holder; bu=RU  
template <> Sh:_YD^(  
class holder < 1 > z0&Y_Up+5  
  { &&zsUAkS  
public : m<J:6^H@  
template < typename T > ghTue*A  
  struct result_1 K :>O X  
  { T5dnj&N ]  
  typedef T & result; g#G ]}8C  
} ; q-/t?m0  
template < typename T1, typename T2 > h" f_T [  
  struct result_2 lx> ."rW  
  { 8KsPAK_  
  typedef T1 & result; N%)q.'M  
} ; Sf2xI'  
template < typename T > ,G[Y< ~Hy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~9@83Cs2  
  { l]~IZTC  
  return (T & )r; zu 7Fq]zD  
} oFsV0 {x%)  
template < typename T1, typename T2 > fT YlIT9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9|m:2["|?  
  { ryb81.|  
  return (T1 & )r1; ~_ wSB[z  
} \p^'[B(O77  
} ; T9Fe!yVA  
F?qg?1v B|  
template <> gJ^taUE  
class holder < 2 > %l!- rXp  
  { ,vAcri 97  
public : D2RvFlAXu  
template < typename T > 2WE01D9O  
  struct result_1 U/_hH*N"!  
  { RrdLh z2N  
  typedef T & result; w: mm@8N  
} ; 5<P6PHdY  
template < typename T1, typename T2 > AHHV\r  
  struct result_2 #5iy^?N"w  
  { R*2F)e\|  
  typedef T2 & result; [2!C ^ \t  
} ; FrE#l.)?!  
template < typename T > Mh {>#Gs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #7KR`H  
  { .hnq>R\  
  return (T & )r; +=sw&DH  
} YPA$38  
template < typename T1, typename T2 > "]OROJGa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  GInw7  
  { 5Vai0Qfcu:  
  return (T2 & )r2; {d.K)8\  
} nj1PR`AE  
} ; %/qwqo`Q  
/U`p|M;  
E()%IC/R  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 }Kn l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WQbjq}RfI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /Z[HU{4  
h\Q@zR*0a  
return l(i, j) = r(i, j); A 6 `a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u4bVp+  
(H\ `/%Bp  
  return ( int & )i; q([{WZ:6Oq  
  return ( int & )j; T|0d2aa  
最后执行i = j; :Gew8G  
可见,参数被正确的选择了。 dGz4`1(>  
UcH#J &r  
h4+*ssnYV  
 +cKOIMu9  
*||Q_tlz  
八. 中期总结 G6+6u Wvl  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: CxSh.$l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5:C>:pAV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Et0)6^-v  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Zxozhmg  
M?GkHJ%!  
,eWLig  
USS%T<Vk  
M|zTs\1I  
i0J`{PbI  
九. 简化 ^P*-bV4  
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。 S _ UAz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Nw{Cu+AwG  
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: a7!{`fR5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =]S,p7*7  
  +-*/&|^等 ~n$\[rQ  
2. 返回引用。 GI@;76Qf  
  =,各种复合赋值等 ~C>clkZ  
3. 返回固定类型。 my0iE:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j2%fAs<  
4. 原样返回。 =;(L$:l~  
  operator, @,9YF }  
5. 返回解引用的类型。 r'4Dj&9Ac  
  operator*(单目) djqw5kO:R  
6. 返回地址。 H>o \C  
  operator&(单目) :| !5d{8S8  
7. 下表访问返回类型。 p[ &b@U#  
  operator[] (\'$$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;2$0j1>  
  operator<<和operator>> 6AoKuT;  
\}~71y}  
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。 *s<cgPKJ @  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~nb(e$?N  
GG"6O_  
template < typename Left > 1 e]D=2y  
struct value_return pXvys] @  
  { YrYmPSb=  
template < typename T > N.0g%0A.D  
  struct result_1 UB+7]S  
  { _90<*{bt.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )%PMDG|  
} ; wWSo+40  
%~} ,N  
template < typename T1, typename T2 > !8D>Bczq)  
  struct result_2 97qf3^gGd  
  { -+M360  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ql%B=vgKL  
} ; <LzxnTx=  
} ; KMK8jJ  
E-($Xc  
J_fs}Y1q\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9 )!}  
I~^Xw7  
下面我们来剥离functor中的operator()  axDa&7%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^B%c3U$o  
#C~ </R%  
return l(t) op r(t) SF9NS*mr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %H;}+U]Z  
return op l(t) U{/fY/kq  
return op l(t1, t2) hlZ{bO 'f  
return l(t) op !tcz_%  
return l(t1, t2) op 5Zd oem  
return l(t)[r(t)] tv`b##  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D9NQ3[R 9  
5IOGH*'U8  
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: 0kNKt(_  
单目: return f(l(t), r(t)); tW94\3)1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d7mn(= &  
双目: return f(l(t)); J3~%9MCJ  
return f(l(t1, t2)); B-$?5Ft!  
下面就是f的实现,以operator/为例 e9 @{[  
NL>Trv5  
struct meta_divide ivn2   
  { ^,mN-.W  
template < typename T1, typename T2 > .@%L8_sMR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o ABrhK  
  { ~\i(bFd)  
  return t1 / t2; [f! { -T  
} pPRX#3  
} ; BkXv4|UE  
<<MpeMi  
这个工作可以让宏来做: cHFW"g78  
"PI;/(kR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {\1bWr8!U  
template < typename T1, typename T2 > \ jerU[3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bOr11?  
以后可以直接用 >E J{ *  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iLSUz j`  
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 JL87a^ro  
(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。。。) (t@)`N{  
9t\14tVwx  
"t4z)j;  
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 |cY HH$  
_j , Tc*T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [#gm[@d,  
class unary_op : public Rettype *>=tmW;%  
  { $GRwk>N  
    Left l; 2Cp4aTGv#  
public : &EV%g6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} QZvQ8  
^\gb|LEnK  
template < typename T > 5\quh2Q_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #1J ,!seJ  
      { @ ,X/Wf  
      return FuncType::execute(l(t)); O6y:e #0z  
    } cF15Mm2  
TzaeE  
    template < typename T1, typename T2 > =A6*;T"W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?Sh]kJ O  
      { 0j!<eN=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8wkhbD|;  
    } 30^q_|l:]  
} ; 'Jf LTG.  
$;Fx Zkp  
xW)  
同样还可以申明一个binary_op "7%jv[  
PzKTEYJL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `"CA$Se8  
class binary_op : public Rettype )KFxtM-  
  { x @43ZH_  
    Left l; aWTurnee^  
Right r; +g?uvXC&  
public : "G>d8GbIh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r*b+kSh  
%|H]T] s  
template < typename T > )=GPhC/sw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K.QSt  
      { 26aDPTP$<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ++b[>};  
    } >U* p[FGW  
vai w*?jV  
    template < typename T1, typename T2 > npzp/mcIe)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z**2-4 z  
      { \ejHM}w3,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T=YVG@fm?  
    } _(g0$vRP~  
} ; L<=Dl  
cy@R i#  
$$ *tK8#  
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 KJyCfMH&:@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9Zd\6F,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) A"pQOtrm\k  
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。 [ S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g(i6Uj~)  
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。。。 ^X{U7?x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f@YdL6&d-  
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) A'`F Rx(  
下面是修改过的unary_op Az y`4  
0fX` >-X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s i2@k  
class unary_op +pG+ xI  
  { "9'3mmZm=?  
Left l; db,?b>,EE  
  T1$p%yQH  
public : v\|jkzR5Y  
nxV!mh_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0<v5_ pB  
KF#^MEw%  
template < typename T > RK-bsf  
  struct result_1 g]Y%c73  
  { Mm*V;ADF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &,<,!j)Jr  
} ; bv h#Q_  
[err$  
template < typename T1, typename T2 > d #1& "(   
  struct result_2 D$4GNeB+#  
  { A z@@0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?XdvZf $  
} ; #tA9`!  
0J/yd  
template < typename T1, typename T2 > +`wr{kB$~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2;T?ry7  
  { )jl@ hnA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I2HV{1(i  
} \^,Jh|T  
oQh;lb  
template < typename T > 0~ nCT&V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g7?[}?]3"p  
  { ssQ1u.x9  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q8Ek}O\MC  
} O,),0zcYF  
Zs/-/C|  
} ; _+P*XY5  
~SBW`=aP}  
1J1Jp|j.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~rO&Y{aG#  
好啦,现在才真正完美了。 p*jU)@a0  
现在在picker里面就可以这么添加了: xib}E[-l#  
yB7si(,1>  
template < typename Right > 0^Ldw)C"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "JmbYb#Z  
  { B/3~[ '  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pW8?EGO@  
} %P1zb7:8  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 i| cA)  
%LC)sSq{H  
U7fpaxc-  
V9< E `C  
} %0 w25  
十. bind \I i# R  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 \4$Nx/@Q}  
先来分析一下一段例子 PJKY$s.  
F ! v01]O  
O<!^^7/h0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6C.!+km  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 as 3uz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 n3J,`1*ct  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !#]kzS0  
我们来写个简单的。 >/.jB/q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D.AiqO<z  
对于函数对象类的版本: 05 6yhB  
i)@vHh82  
template < typename Func > (1{OQ0N+x  
struct functor_trait Vx0Hq`_14  
  { ' )F@em  
typedef typename Func::result_type result_type; ,trh)ZZYW|  
} ; @AG=Eq9<o  
对于无参数函数的版本: m|cRj{xZF  
<C"}OW8  
template < typename Ret > .*FlB>1jy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?\Y7]_]/  
  { aM[fag$c  
typedef Ret result_type; c$A}mL_  
} ; /KvpJ4  
对于单参数函数的版本: Z#%77!3  
Vyx&MU.-J  
template < typename Ret, typename V1 > r Z5eXew6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2(D&jL  
  { T?__  
typedef Ret result_type; jT QN(a9Y  
} ; mW_A 3S5  
对于双参数函数的版本: 1nLFtiki  
BYS>"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XnvaT(k7Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x~yd/ R  
  { JR_c]AQYu  
typedef Ret result_type; Y50$ 2%kM  
} ; T5U(B3j_  
等等。。。 +n`^W(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P|)SXR  
,%m$_wA$  
template < typename Func > ~Uz|sQ*G  
struct func_return naB[0I& N  
  { wA)R7%&  
template < typename T > aR;Q^YJ+a  
  struct result_1 xhMdn3~U  
  { 8%U)EU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |y=D^NTG  
} ; g(;ejKSR  
4';['  
template < typename T1, typename T2 > 1r w>gR  
  struct result_2 }#u}{  
  { 9k"nx ,"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S"Zs'7dy`  
} ; !8s:3]  
} ; AAl`bhx'n  
? 8!N{NV  
@o^sp|k !  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %I=J8$B]f  
{5z?5i ?D  
template < typename Func, typename aPicker > ,!py n<_  
class binder_1 da^9Fb  
  { /iQ>he~fy  
Func fn; SO&;]YO  
aPicker pk; ?%0i,p@<  
public : " 7 4L  
2I4P":q  
template < typename T > u1kbWbHu(  
  struct result_1 ?3, *  
  { UX9o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Qqaf\$X  
} ; +[7u>RJ  
\%VoX` B  
template < typename T1, typename T2 > 5m3sjcp_  
  struct result_2 i! nl%%  
  { eK@Y] !lz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yI;Qb7|^  
} ; abv]  
vNt2s)J$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A| +{x4s`  
^YZ#P0 y  
template < typename T > ;Os3 !  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sig_2;  
  { ;vx9xs?6  
  return fn(pk(t)); h^)2:0#{I  
} 4c yv 8  
template < typename T1, typename T2 > 3WY W])  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "8I4]'  
  { 8K/lpqw  
  return fn(pk(t1, t2)); {%Y7]*D  
} =EJ"edw]%0  
} ; 3PGyqt(   
H#y"3E<s  
$9~1s/('  
一目了然不是么? ;rKYWj>IR  
最后实现bind xd3  
^J_hkw~gO  
2vC=.1k  
template < typename Func, typename aPicker > #u$z-M !  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K/-D 5U  
  { =)8Ct  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wW4S@m  
} M=A9a x  
Dhoj|lc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |9I;`{@  
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。 %-Z~f~<?  
ULjzhy+(8  
十一. phoenix  |_ *$+  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O@rb4(  
KF)i66  
for_each(v.begin(), v.end(), 0 y%R  
( :N}KScS|Wa  
do_ ~tvoR&{I  
[ YC<I|&"  
  cout << _1 <<   " , " f,>i%.  
] <4,?lZ  
.while_( -- _1), FF/R_xnx  
cout << var( " \n " ) @ `D6F;R  
) H)Ge#=;ckQ  
); 2\de |'  
".?{Y(~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: us%RQ8=k  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !++62Lf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 eB*8)gYh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u0b-JJ7)BQ  
-d'|X`^nE  
P*Sip?tdE  
template < typename Cond, typename Actor > D:tZiS=0  
class do_while {1|7N GQ  
  { CJ  
Cond cd; ? M_SNv  
Actor act; f"N3;,Oc  
public : uTGvXKL7  
template < typename T > ^\jX5)2{  
  struct result_1 4CT9-2UC  
  { 1iL xXd  
  typedef int result_type; 5O ;^Mk|  
} ; e~]e9-L>I  
[Od9,XBa  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a' o8n6i  
.oN Sg.jG  
template < typename T > ~j#6 goKn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }AZx/[k |z  
  { _kX/LR"L+  
  do yc=#Jn?S  
    { 7Sq{A@ ET  
  act(t); @i-@mxk6<  
  } .0W4Dp  
  while (cd(t)); Z;SG<  
  return   0 ; *1S.9L  
} [k 7N+W8  
} ; 3l(;Pt-yI  
IYg3ve`x  
nk$V{(FJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T^;Jz!e  
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。 m3Z}eC8LK  
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。 &t|V:_?/x  
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。 p2DNbY\]  
下面就是产生这个functor的类: u+'@>%7  
^ O Xr: P  
@TPgA(5NR  
template < typename Actor > xc<eU`-' b  
class do_while_actor CSqb)\8Oi*  
  { Fif^V  
Actor act; m-S33PG{  
public : 6O@ ^`T  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mImbS)V  
hB$Y4~T%  
template < typename Cond > %OTA5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o- QG& ]  
} ; B 6'%J  
f'`nx;@X  
ctUF/[_w;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +V+*7s%fL  
最后,是那个do_ eo*u(@  
[T[9*6Kt  
r {B,uj"  
class do_while_invoker ['4\O43yv  
  { Sd<@X@iU8D  
public : o=RqegL  
template < typename Actor > jle%|8m&@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ic0v*Y$  
  { ZYA.1VrM  
  return do_while_actor < Actor > (act); _z(5e  
} OBw`!G*w  
} do_; Vyt~OTI\  
S-LZ(o{ZL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d7_g u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 APtselC  
最后来说说怎么处理break和continue R<lNk<  
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。 R0hc tT1j  
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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