一. 什么是Lambda h]okY49hY
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _M}}H3
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, *Ry
"`"
5},kXXN{+
k;y5nXIlN
v/DWy(CC
class filler r*s)T`T}}
{
w4p<q68
public : C")NNs=
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} P&]PJt5
} ; I!-5
#bxD
BnLE+X
;F'/[l{+
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: ;*EPAC+
lvZ:Aw
r
Ni 5Su
o.H(&ex|
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); oT27BK26?h
CpF&Vy K
S~LTLv:>
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |G]M"3^
s;-%Dfn
\?.Tq24
/WKp\r(Hp
二. 战前分析 ~,.}@XlgT.
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。 VN9C@ ;'$
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 6*H F`@(
`JL&x|q o
s\dF7/b
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ;X3bgA']
/* --------------------------------------------- */ G_a//[p
vector < int *> vp( 10 ); !>5!Fb=Sy
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Enj],I
/* --------------------------------------------- */ )Dq/fW
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ;iEFG^'tG
/* --------------------------------------------- */ KUqD<Jj?
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); GiN\@F!
/* --------------------------------------------- */ FsYsQ_,R3
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); ,d34v*U
/* --------------------------------------------- */ [3QKBV1\
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); w_!]_6%{b
Hh1OD?N)
oUwu:&<Orm
0Bpix|mq
看了之后,我们可以思考一些问题: B}y-zj;T
1._1, _2是什么? 9>"To
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。 ;eeu 9_$
2._1 = 1是在做什么? f#9\&-he0
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。 5#U*vGVT
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。 UF00K1dbz
Ug^v
]B9
*Q8d&$ ^
三. 动工 LMvsYc~]q
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D 4\T`j:
hD:$Sv/H
<2a7>\74E0
Vi~F
Q
template < typename T > M6J/S
class assignment CL$mK5u
{ tCdgtZm
T value; |H4/a;]~
public : \;>idbV
assignment( const T & v) : value(v) {} JUlV$b.)J
template < typename T2 > 4V`ypFme
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } /#M|V6n
} ; qeyBZ8BG
HEjrat;5
m_z1|zM}o
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^xGdRaU#
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ? 1g<] ?
R9->.eE
j/R
.TURS
class holder B%L0g.D"
{ *}\!&Zk"
public : [lsr[`SJ<
template < typename T > q
lL6wzq,
assignment < T > operator = ( const T & t) const TY,w3E_
{ (,E.1j]ji
return assignment < T > (t); LV&tu7c
} ^6~CA
} ; Xa2QtJq
r)dT,X[}F
m.MOn3n]
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: g|PVOY+|^
I hvL2zB
static holder _1; =^P<D&%q
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j`\} xDg
D'>yu"
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 1(Kd/%]{
而不用手动写一个函数对象。 .!
LOhZ
t`DoTb4
'(kySf[
6M"]p
四. 问题分析 6|05-x|
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。 $H/3t? 6h`
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "~4ULl<i'
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &Q^M[X
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
?R0sY
?u
下面我们可以对这几个问题进行分析。 HzM^Zn57%
ejwFQ'wTx
五. 问题1:一致性 67Ai.3dR
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| m?_S&/+*
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o_<o8!]l"
#Vanw !
struct holder v.+-)RLQg
{ 74%,v|
//
aF$HF;-y
template < typename T > 3_IuK6K2
T & operator ()( const T & r) const }@V(y9K
{ Rtn.cSd
return (T & )r; /r|^Dc Nx
} 6tM CpSJ
} ; zQ}:_
K ^1bR(a
这样的话assignment也必须相应改动: _EOQ*K#=Ct
9q;\;-
template < typename Left, typename Right > @7%nMTZ@&v
class assignment 38%]GQ
{ s} ,p>8
Left l; :?{ **&=
Right r; Nl7"|()e
public : gQ*0Mk
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r9G<HKl
template < typename T2 > TE0hVw0c
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } g!<@6\RB
} ; i
4eb\j
1P4jdp=~
同时,holder的operator=也需要改动: oa+Rr&t'
0?ZJJdI3
template < typename T > _ 9Tv*@
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 5-bd1!o
{ QdG_zK>|e
return assignment < holder, T > ( * this , t); 9S.Uo[YY
} /+Xv(B
?T70C9
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。 }7vX4{Yn
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @q2Yka
:h N*
return l(rhs) = r; &-9wUZ
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。 rZ1${/6
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iD_NpH q
y`=A$>A
template < typename Tp > yjpV71!M
class constant_t ?K{CjwE.M
{ kVQKP U
const Tp t; x+"~-KO8q$
public : !tFs(![
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vKDRjrF-
template < typename T > Se*GR"Z+
const Tp & operator ()( const T & r) const sW#6B+5_k
{ 5FnWlFc
return t; z:|4S@9
} .wx;!9
} ; zO2Z\E'%.
v?)JM+
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 bQb>S<PT
下面就可以修改holder的operator=了 |Z$heYP:w
"a;JQ:
template < typename T > k#E D#']N
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const Q! ]
{ v-X1if1%
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); (H<S&5[
} sn/^#Aa=N
_{KQQ5k\
同时也要修改assignment的operator() v'S}&zmF]
R|ViLt y
template < typename T2 > Tv3Bej
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } F>)u<f,C
现在代码看起来就很一致了。 93[c^sc9*a
v$w!hYsQ
六. 问题2:链式操作 h2!We#
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ej
ip%m
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。 =g2;sM/
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。 ^/2n[orl5
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。 ~9p*zC3M
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ytc
D&/(Avx.
template < typename T > ^~0\d;l_
struct result_1 v1QE|@
{ fnG&29x
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UC;_}>
} ; b"t!nfgo
$VhUZGuG>
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: ,;'9PsIS^
v}IkY
template < typename T > ngcXS2S_
struct ref ?3Se=7
k
{ SY["dcx+
typedef T & reference; .:*V
CDOM
} ; nfq
template < typename T > A}FEM[2
struct ref < T &> ^*
^te+N
{ "?EA G
typedef T & reference; Mje6Q
} ; d3+pS\&IX?
xpKD 'O=T
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: lq}= &)%C
<K%qaf
template < typename T > vX]\Jqy
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const SgHLs
{ =K =FzV'_~
return l(t) = r(t); 0iinr:=u
} T/V8&'^i
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。 gdRwh
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^TJn&k
YW}q@AY7
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 (!&cfabL
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _y#t[|}w
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p-GlGEt_X
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -]~&Pi