一. 什么是Lambda oH]"F
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yjB.-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, \o=YsJ8U
;+Uc}=
ua
HB\Uc
gaa;PX
class filler #(f- cK
{ @-H D9h
public : _tO:,%dL
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} (Aw!K`0Y1
} ; Q~S3d
{Bm7'%i
&&er7_Q
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: j%@wQVxq
tG}cmK~%
aH+n]J]
=)
'D<84|w:1
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); CHo(:A.U>
!3T,{:gyrI
b0ablVk
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %3A~&
mb_~
"}A
o u*`~K|R
jg+q{ ^
二. 战前分析 }"o,j>IP
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。 cBz_L"5vr[
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 UKfpoDhEe
A<|]>[ax
3IHA+Zz
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); [G>U>[u|
/* --------------------------------------------- */ . L'eVLQe
vector < int *> vp( 10 ); :3$-Qv X
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +ZU@MOni
/* --------------------------------------------- */ "[M k5tM
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); Y*q_>kps"
/* --------------------------------------------- */ HMrl!;:
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); f{j(H?5
/* --------------------------------------------- */ :jUu_s}
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); _q/UDf1
/* --------------------------------------------- */ 6nP-IKL
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); NNM+Z:
@ - _lw
A:5B6Z
#mvOhu
看了之后,我们可以思考一些问题: ,[t>N>10TH
1._1, _2是什么? DgB]y6~KXl
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 q/l@J3p[qm
2._1 = 1是在做什么? R}VEq gq
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Al 1BnFB
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *&A/0]w
mw,\try
,oS<9kC68
三. 动工 2\, h "W(
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7m+d;x2
4kqgZtg.
%L;;W,l$`)
]f<H?
template < typename T > %tC3@S
class assignment ;;;{<GEQ
{ -D-]tL6w
T value; UxS@]YC
public : \yNe5
assignment( const T & v) : value(v) {} 4(O;lVT}
template < typename T2 > s_`=ugue
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } k5ZkD+0Jo
} ; `SH#t3
5,
A(dWAe,
~D$?.,=l
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o6LZ05Z-&
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8R;A5o,
E`aAPk_y
e"]*^Q
F^bzE5#
class holder ~+r"%KnG
{ zJ7=r#b
public : nm.~~h+8M
template < typename T > h..D1(M
assignment < T > operator = ( const T & t) const @%}4R`S0
{ 1deNrmp%
return assignment < T > (t); 4EtP|
} K)!Nf.r$9
} ; %e,X7W`'2
VM [U&g<8n
Dd:;8Xo
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: FsdxLMwk1
*'&mcEpg
static holder _1; Rz_fNlA
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JDA :)[;
p[Yja y+
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); WP b4L9<
而不用手动写一个函数对象。 K9 tuiD+j
EX.`6,:+2
fZ)M
Dq
se:lKZZ]
四. 问题分析 =|_{J"sv
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 v2tKk^6`(i
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 wf[B -2q)
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8H})Dq%d 7
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sVjM^y24
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ("
,(@nS
Oi~]~+2
五. 问题1:一致性 @C34^\aH+
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^A"TY
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ci~pM<+
5`?'}_[Yj
struct holder Hve'Z,X
{ i& ,Wg8#R
// +dIO+(&g
template < typename T > 0s#`H
T & operator ()( const T & r) const xct{Tv[FO
{ y:>'1"2`
return (T & )r; @! gJOy
} Hi{1C"%
} ; (E.,kcAJ
OE4hGxG
这样的话assignment也必须相应改动: Q#}
0pq
Cb5Rr+K=
template < typename Left, typename Right > C~&~Ano,
class assignment wgeR%#DW
{ qek[p_7
Left l; 4Sq[I
Right r; D$wl.r
public : $&!i3#FF
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :XP/ `%:
template < typename T2 > M-Tjp'=*
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } kkz{;OW
} ; `- \J/I
37SbF,G
同时,holder的operator=也需要改动: 'p{N5eM
{d%% nK~
template < typename T > H(~:Ajj+zQ
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ?^<
E#2a
{ c[I4'x
return assignment < holder, T > ( * this , t); )zR(e>VX
} \UF/_'=K
}eO{+{D+
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Z"T#"FDIr
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 yG`J3++
S
`<z"BGQ
return l(rhs) = r; Wt%+q{
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^D=1%@l?#
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >4.K>U?0FC
el;ey Ga
template < typename Tp > #Pf?.NrTn
class constant_t "GTlJqhk
{ _8f?
H#&
const Tp t; VT;Vm3\
public : *x;&fyR
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +@ FM~q
template < typename T > ]hPu
const Tp & operator ()( const T & r) const IgsK7wn
{ ^bZ'z
return t; mYy{G s7
} ey~5DY7
} ; Lcx)wof
j<HBzqP%6
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oVK3=m@{
下面就可以修改holder的operator=了 S{q c1qj
1j9R^
template < typename T > -
DO
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const Ob+Rnfx37
{ ID#p5`3n
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); m!qbQMXn
} IsC`r7
+p%!G1Yz
同时也要修改assignment的operator() GbLuXU
|A'y|/)#Z
template < typename T2 > 7H+IW4Ma
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 8K]5fkC|
现在代码看起来就很一致了。 =nQgS.D
"zn<\z$l
六. 问题2:链式操作 * 7<{Xbsj^
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0I`)<o-
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。 /oWn0
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。 eYN=?
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。 2+2Gl7" s
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bI_6';hq!
)dv w.X
template < typename T > _5nS!CN
struct result_1 8%@![$q<g
{ N5yt'.d
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a+U^mPe
} ; *CIR$sS
V+A9.KoI
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: G<2OL#Y-
Q1A_hW2 x
template < typename T > Z4^O`yS9+
struct ref m ll-cp
{ ko2T9NI:S
typedef T & reference; YKUb'D:t]
} ; b-d{)-G{(
template < typename T > 9?jD90@
}
struct ref < T &> |2$wJ$I
{ V>$A\AWw
typedef T & reference; ?F^$4:
} ; 0bR)]"K
<Va7XX%>
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MsaD@JY.y
R;G"LT
template < typename T > L[|($vQ"
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /#lqv)s'
{ StuQ}
return l(t) = r(t); y.xyr"-Q
} 8NE+G.:G
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。 >{v,HOxl
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wX!q dII)
Z~?1xJ&