一. 什么是Lambda c9H6\ &
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x^[0UA]S9
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, vbd
;Je"
sDgo G
#bGYHN
uHf1b?W
class filler ;X;x.pi
{ l8M}82_
public : :k_)Bh?+
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} d/T Fx
} ; b[&ri:AC
Vx[Q=raS
A Ef@o+A
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: ZrP
8/>
=dKk #*
GdScYAC
^|U5@u_
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); !f!YMpN
OI/]Y7D[Oq
#EKnjh=Uq
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k|]l2zlT
fk2Uxg=[
DKlHXEt>
|tY6+T}
二. 战前分析 tg%<@U`7=
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。 <VN< ~sz
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 H-WNu+
.Xxxz
Wyk
[m
x}n+~
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 1-4[w
*u>
/* --------------------------------------------- */ `x L@%
vector < int *> vp( 10 ); CpgaQG^
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L^s?EqLXS
/* --------------------------------------------- */ guy!/zQ>A
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); Br$/hn=
/* --------------------------------------------- */ )5<dmK@
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); |CS&H2!s
/* --------------------------------------------- */ H0Sm4
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); D*HK[_5
/* --------------------------------------------- */ -%VFC^'5
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); {qry2ZT5
N7s9"i
!P6y_Frpe
<dk9n}y<,
看了之后,我们可以思考一些问题: M
8mNeh
1._1, _2是什么? Uzn
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。 FQJFq6l
2._1 = 1是在做什么? w6B`_Z'f
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。 pAEJ=Te
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。 QX-M'ur99
4
>D5t)254
5kv]k?
三. 动工 r7)iNTQ1
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G_5NS<JE"S
NXE1v~9V
?N%5c%oF
P6tJo{l8w
template < typename T >
Z\$!:
class assignment Lr>4~1:`
{ 1[dQVJqMp(
T value; wi:d!,P`e
public : ;Y &2G'
assignment( const T & v) : value(v) {} AqrK==0N
template < typename T2 > -g vS3`lX
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 7aNoqS+
} ; Y9(BxDP_+Y
lzZ=!dG
'VY\ut
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Qc:Sf46O
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [
**F
~U4;YlQP
@]{:juD~
SYK?5_804
class holder z;i4F.p
{ "}UYsXg
public : `JG7Pl/ih
template < typename T > ;W#/;C
_h
assignment < T > operator = ( const T & t) const Jc9^Hyqu&
{ 3nkO+qQ
return assignment < T > (t); n!XSB7d~X
} qv+}|+aL:
} ; QnDLSMx)
l'Z `%}R
DWJkN4}o
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: kC6s_k
|a[ :L
static holder _1; L`Q9-#Y
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /B9jmvj`
z0&I>PG^
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); }\\6"90g*
而不用手动写一个函数对象。 vR\[I V?
gIXc-=Ut
z15QFVm
m4@w M?
四. 问题分析 !J@pox-t
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。 1]XIF?_Dm
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。 TMQu'<?V
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U^X8{,8O
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ud.Bzg:/
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _`Sz}Yk
7dU7cc
五. 问题1:一致性 @AdJu-u
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?| y7s.6i}7
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 IyA8+N
y
0#KB.2AP
struct holder P1l@K2r
{ l+V5dZ8W
// gBG.3\[
template < typename T > [f'DxZF-
T & operator ()( const T & r) const KGX?\#-
{ $/(H%f&
return (T & )r; .el_pg
} Pjff%r^
} ; 0IM#T=V
Fw5r\J87c
这样的话assignment也必须相应改动: 2={ g'k(
G1'w50Yu
template < typename Left, typename Right > ARu^hz=
class assignment SVo`p;2r
{ ~qT+sc!t
Left l; ~1h-LbFI2
Right r; t(MlZ>H
public : _n{6/
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K~WwV8c9;
template < typename T2 > 2h6F j&
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } o&~z8/?LA
} ; /bylA`IMW
3-8Vw$u
同时,holder的operator=也需要改动: <s#}`R.#2
%GS)9{T&
template < typename T > {_/6,22j(V
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const +o/;bm*U<K
{ sEvJ!$Tt?I
return assignment < holder, T > ( * this , t); 5J&n<M0G1
} T
"G! H
N]yk<55
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 O!]wJ
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Krq^|DY
j`'=K_+nU
return l(rhs) = r; nw5#/5xw
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 a4: PufS
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a<gzI
}}(~'
template < typename Tp > |$b 4{
class constant_t #G{T(0<F
{ V`WfJ>{;Z
const Tp t; cdIy[
1
public : `g :<$3}
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} TPEZ"%=Hg
template < typename T > 9 [I ro
const Tp & operator ()( const T & r) const |k+&weuY
{ cW GU?cv}
return t; [bOy,^@4
} Mc6Cte]3|
} ; eNNgxQw>m
4GHIRH
C%[
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m#;:%.Rm
下面就可以修改holder的operator=了 Y]gt86
&&<^wtznO
template < typename T > }5] s+m
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const D@JHi'F
{ gCm?nb)
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); =0]Mc$Ih
} -=sxbs.aA
vo(?[[
同时也要修改assignment的operator() 1VZ>*Tl
.$OInh
template < typename T2 > .N+xpxdG,
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } XWUTb\@
现在代码看起来就很一致了。 ^LcI6h
=4%C?(\
六. 问题2:链式操作 lb6s3b
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0F~9t!
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。 0,A?*CO
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。 )
k2NF="o
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。 1aDDl-8,
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C1do]1VH
}mGD`5[`
template < typename T > =Fs LF
struct result_1 $tKATL*
{ Y'HF^jv]R
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G_<[sMC8
} ; 0l6djN
GJuD
:
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: 4>Y\2O?**
v}Nx*%
template < typename T > U+RPn?Q
struct ref xq)/ QR
{ ]VH@\
f
typedef T & reference; Rp|&1nS
} ; Ww@;9US 3
template < typename T > Y_B 4s-
struct ref < T &> B<&_lG0s