一. 什么是Lambda N%*5 T[.
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t~#zMUfac
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, mSb#Nn6W
Ke2ccN
[VsKa\9u
HTS%^<u
class filler E4~<V=2l
{ \(^nSy&N
public : 8)10o,#L
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} rFj-kojg
} ; vPTM
w.YiO5|y
#x 177I\
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: G2Qlt@.T
|n,<1QY
iA' lon
8L:ji,"
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); -v]Sr33L
noml8o
HiR[(5vnf
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hM6PP7XH
@W[f1
rPLm5ni
rLI8pA|.
二. 战前分析 opy("qH
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。 Y6zbo
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 I J(
8{^WY7.'
@oV9)
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); <FcG
oGK
/* --------------------------------------------- */ Wp!%-vzy&
vector < int *> vp( 10 ); XH}\15X
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NnDxq%l%
/* --------------------------------------------- */ 10q'Z}34
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); !`,Sfqij
/* --------------------------------------------- */ QD:{U8YbF$
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); LXC9I/j/
/* --------------------------------------------- */ y}My.c
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); pEIRh1
/* --------------------------------------------- */ GS a[
oh
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); "AnC?c9?-^
ujR_"r|l
`Nb[G)Xh
XkXHGDEf 1
看了之后,我们可以思考一些问题: T>2[=J8U
1._1, _2是什么? B"TAjB&
*
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。 ymx>i~>7J
2._1 = 1是在做什么? ZaV8qAsP
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。 iw8yb;|z;A
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。 UBaAx21x
0 yuW*z
MHX?@.
v
三. 动工 $_o-~F2i5
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ->g*</
'%dfzK*Z
g1W.mAA3B
#><.oreXq
template < typename T > V-Sd[
class assignment vdx0i&RiL
{ %.^_Ps0
T value; T_@K&<
public : @` 1Ds
assignment( const T & v) : value(v) {} |Lf"6^@yh
template < typename T2 > rvbLyv;~
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } @|63K)Xy
} ; vY${;#~|
R`DKu=
[<g?WPCcC
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u'|4?"uz
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ||hb~%JK6
lOuHVa*}
\{Z;:,S
pb
~uE
class holder 1 u| wMO
{ ?'@8kpb
public : =|3ek
template < typename T > T92UeG
assignment < T > operator = ( const T & t) const X(]WVCu
{ Po__-xN>Q
return assignment < T > (t); kb{]>3Y"
} %l}D. ml
} ; sk,ox~0R
mpI5J'>]
g`vny )\7/
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: aT)BR?OYSJ
oX S1QT`B
static holder _1; kI
4MiK
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Bm.:^:&k
<acUKfpY
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); w)kNkD
而不用手动写一个函数对象。 dZ rAn
tD(7^GuR
+cgSC5nR
RrX[|GLSJ
四. 问题分析 h|VeG3H
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。 <lw`
3aa(
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。 j9?}j#@
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 EQb7-vhg
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5!DBmAB
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wQP^WzNE
e vrXo"3
五. 问题1:一致性 u frW\X
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?| i'H/ZwU
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~]pE'\D7Ad
)uj Ex7&c
struct holder OGde00
{ <>s`\ %
// >}`:Ac
template < typename T > q3.j"WaP
T & operator ()( const T & r) const }!"A! ~&
{ P&9Gga^I
return (T & )r; v 1z
} M)'HCnvs'
} ; )6,de2Pb
uC+V6;
这样的话assignment也必须相应改动: y .#")IAF
dv8>[#
template < typename Left, typename Right > /^X/ 8
class assignment y#Fv+`YDl
{ Rn`x7(WA
Left l; b$ve sJ
Right r; }.3nthgz
public : 1|kvPo#
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;1`fC@rI
template < typename T2 > #!aN{nK0
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } {1V($aBl
} ; D7lK30
4]G?G]lS>
同时,holder的operator=也需要改动: @wpN6 /
YQ+tDZY8`
template < typename T > #E?(vA1
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
z.$4!$q
{ ,k{#S?:b
return assignment < holder, T > ( * this , t); "U!AlZ`g
} WG N=Y~E
lD^]\;?
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。 =yr0bGy`-
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y4*U6+ #.
u.d).da
return l(rhs) = r; C8[&S&<_<
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。 &Q;sSIc
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: co~Pyj
:=/85\P0SU
template < typename Tp > <j&DK2u=i
class constant_t p2n0Z\2
{ P_?gq>E8
const Tp t; ';TT4$(m
public : b8V~S'6VqO
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C ~<'rO}|
template < typename T > c(:f\Wc3Z
const Tp & operator ()( const T & r) const
U*(izD
{ 1<BX]-/tP
return t; qUjmB sB
} {;N,t]>8M
} ; 6|aKL[%6
jGXO\:sO
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;i
Fz?d3;
下面就可以修改holder的operator=了 !lf|7
fBRo_CU8!
template < typename T > 4]h
=yc R
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const $
et0s;GBv
{ MaRi+3F
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); zo +nq%=
} [q/Abz'i
H<v'^*(
同时也要修改assignment的operator() @6{~05.p
cxA ^:3
template < typename T2 > gZLP\_CL
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } lDOCmdt@N
现在代码看起来就很一致了。 :p]'32FA!
b4E:Wn9x
六. 问题2:链式操作 lV1G<qP
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [`^a=:*
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。 (yF:6$:#
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 zA$k0p
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。 N['qgO/
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l^|UCgRn
Sz^
veh?
template < typename T > @\|_
struct result_1 1u:
gFUb
{ |+iws8xK?
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; txiP!+3OWB
} ;
5&v~i\Q
zaah^.MA|
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: MYla OT
5]n[]FW
template < typename T > V}dJ.I /#
struct ref -j73Wz
{ G]+&!4
typedef T & reference; '+osf'&
} ; )3~{L;q
template < typename T > 7w'wjX-
struct ref < T &> ep2k%?CX 1
{ a^`rtvT
typedef T & reference; 3):A
} ; o$w_Es]Ma
Z&|Kki*
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?Lyxw]
:?/cPg'D
template < typename T > 2Ou[u#H
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gW-V=LV (
{ 'yL%3h
_@
return l(t) = r(t); Ag&0wN+jTM
} H-~6Z",1
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 QA<Jr5Ys
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XmEq2v
i%/Jp[e\W>
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cm?\
-[cV
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P8>~c9$I
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 S-k8jm
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 # a<Gxj
最后的布局是: VH+%a<v"
Add cIav&