一. 什么是Lambda SDVnyT
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8# x7q>?
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, p%K(dA
!/=.~B
M5L /3qLh1
S,Tc\}
class filler 9}H]4"f7
{ MV07RjeS
public : i4XiwjCHN
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} '|<S`,'#hg
} ; ~@#a*="
'}"&JO~vPj
e^$JGh2
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: ;k,@^f8
ExeZj8U
s'$2 }K
qdxaP% p2
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 8 VhU)fY
?0?3yD-!9
I0!]J{
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?GW}:'z
yrd1J$
6Rmdf>a
]'-y-kqY
二. 战前分析 (t@:dW
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。 FZLx.3k4
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 1l Cr?
Lw%_xRn)
PC|ul{[*}
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); D3%2O`9
/* --------------------------------------------- */ =itQ@``r
vector < int *> vp( 10 ); \O\q1
s~
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Hmnxmgx
/* --------------------------------------------- */ VqxK5
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ou-uZ"$,c
/* --------------------------------------------- */ Vjw u:M
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); tw&v@HUP
/* --------------------------------------------- */ mCG&=Fx
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); =%7s0l3z
/* --------------------------------------------- */ k%Vprc
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); QodWUbi'&
>k/cm3
JodD6;P
h72CGA|
看了之后,我们可以思考一些问题: ~E!kx
1._1, _2是什么? Vxu V`Plf
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。 ${eV3LSC
2._1 = 1是在做什么? i];P!Gm
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 -; J6S
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 v"Ax'()
X6 N&:<
14jN0\
三. 动工 bLAHVi<.
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 32j}ep.*
akU2ToP
0;=-x"
ai-rF^ehC
template < typename T > [uLsM<C
class assignment U+@U/s%8
{ 7(N+'8
T value; Z7RBJK7|.
public : %^vT7c>
assignment( const T & v) : value(v) {} WmN(
(
template < typename T2 > ]bY]YNt{7]
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } }v4dOGc?
} ; x3Y)l1gh
2\QsF,@`YU
q$mc{F($D
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #/f~LTE
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IA({RE
^B%=P
. R/y`:1:W
x|(pmqIH+
class holder ,^97Ks
;
{ \m
GY'0
public : G0Qw&
mqF
template < typename T >
});Rjg
assignment < T > operator = ( const T & t) const fyA-*)oHv
{ E3]WRF;l
return assignment < T > (t); 7K:V<vX5
} +8T^q,
} ; X3X_=qzc
LzNfMvh
?!6Itkg
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @XV&^l-
|#kY_d)10
static holder _1; v/.'st2%
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -` U|5
'in%Gii
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); vjlN@
"
而不用手动写一个函数对象。 N}K
[Q=
]myRYb5Z
r~j
[Qm"CJ
,0. kg
四. 问题分析 YAOfuas]j
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 AcPLJ!y
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 MQ-u9=ys
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :~vodh
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :Kwu{<rJ!(
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %
D
Pc`d]*BYi
五. 问题1:一致性 SG&,o=I$
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?| a(~Y:v
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &aLTy&8Fv
<m]0!ii
struct holder ctZ,qg*N
{ ERpAV-Zf
// .ybmJU*Hg
template < typename T >
usB*Wn8
T & operator ()( const T & r) const nn_O"fZi
{ d_@
E4i
return (T & )r; Q&eyqk
} EfrQ~`\
} ; lFjz*g2'
?e$&=FC0;
这样的话assignment也必须相应改动: ](w)e
p~;3
p"ZvA^d\
template < typename Left, typename Right > ub-3/T
class assignment ny5P*yWEh
{ | ys5.|
Left l; $r/$aq=K
Right r; g"m'
C6;
public : G%
tlV&In
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }=[p>3Dd
template < typename T2 > gwoe1:F:J
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } w}xA@JgQ%
} ; .~f )4'T 9
J\L'HIs
同时,holder的operator=也需要改动: $oBs%.Jp
3^7+fxYWo
template < typename T > ~)U50.CH
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const >1j#XA8
{ lYG`)#T
return assignment < holder, T > ( * this , t); 4X+xh|R:U
} }?s-$@$R
41X`.
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *7xcwjeP
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5whW>T
0cS$S Mn{
return l(rhs) = r; |OH*c3~r
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。 * ,aF-
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B$eM
hIe .Mv-I)
template < typename Tp > J!uG/Us
class constant_t a
!VWWUTm?
{ #
e?B
const Tp t; Kb%Y%j
public : ``l*;}
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LYDiqOrx
template < typename T > }Va((X w
const Tp & operator ()( const T & r) const d{S'6*`D
{ Fv^zSoi2
return t; #X-C~*|>j
} w}3N!jNDv
} ; 3``JrkPI
|+
F ~zIu'
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t"VT['8
下面就可以修改holder的operator=了 h4`8C]
5iA>Z!sP[
template < typename T > V4,Gt]4
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const #]}Ii{1?Y
{ cY5&1Shb~
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ; J W]b]
} _.s,gX
JvAXLT
同时也要修改assignment的operator() `%Ih'(ne
NY.Cr.}
template < typename T2 > mjD^iu8?
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 5M5Bm[X
现在代码看起来就很一致了。 :
@|Rj_S;
;%n'k
六. 问题2:链式操作 h@
lz
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kY]"3a
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。 [icD*N<Gc
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。 UT3Fi@
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。 @aS)=|Ls\
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $mJv\;t
$ar^U
template < typename T > B:"D)/\
struct result_1 HYdM1s6vo
{ /9_%NR[
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 38w^="-T
} ; n-9xfn0U~#
HT.,BF
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: do8[wej<:
O\<zQ2m
template < typename T > y.Z_\@
struct ref 9QU\J0c/
{ cW*v))@2
typedef T & reference; 9^/Y7Wp/@
} ; f-M:ap(O
template < typename T > V*n$$-5
1-
struct ref < T &> t'2A)S
{ Z^'~iU-?
typedef T & reference; xL15uWk-
} ; 5t%8y!s
UNDl&C2vz
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1m5l((d
Rw'}>?k]
template < typename T > y]Nk^ga:U6
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sywuS
{ C_J@:HlJ
return l(t) = r(t); )%^l+w+&
} $W7}Igx#
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。 ]$2 yV&V