一. 什么是Lambda Gy["_;+xU
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 SFuSM/Pf
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, M8Bp-_
"\;n t5L
Xqm?@JN
rBL2A
class filler kP('X/
{ tuwlsBV
public : `:r-&QdU o
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} .e3@fq
} ; '*`n"cC:
.,S`VNU
k-^^Ao*@
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: 16I[z+RG
9&^5!R8
yCkc3s|DA;
J#@+1 Nt
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); e&ZTRgYdi
\A\?7#9\
d<OdQvW.
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qu$FpOJ
kl1Q:
"Zn
nb*pOM
h|'|n/F
二. 战前分析 _M7|:*
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。 M"K $.m@t
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Xu#?Lw
|)jR|8MAE
P>~Usuf4
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); @Bkg<
/* --------------------------------------------- */ RlvvO
vector < int *> vp( 10 ); U_aI!`WXd
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G1zP^ogk
/* --------------------------------------------- */ e9:pS WA-n
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); Rd;t}E$
/* --------------------------------------------- */ PW"?*~&
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); =$^}"}$
/* --------------------------------------------- */
M54czo=l
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); ZK2&l8
/* --------------------------------------------- */ Fpn'0&~-fi
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ^P [#YO
A`(Cuw-o
O<>+l*bk
.pl,ujv
看了之后,我们可以思考一些问题: W!9~bBF',
1._1, _2是什么? 8>vNa
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。 ]-X\n
2._1 = 1是在做什么? 5\JV }
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。 y[cc<wm$
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。 "k"+qR`fH
v1 ?G
#
E8?2]
三. 动工 SZtSUt(ss
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "=40%j0
D"fjk1
k{Y\YG%b
$OGMw+$C^
template < typename T > @#o7U
class assignment n@C#,v#^0
{ 1UrkDz?X
T value; rfgsas{F
public : i6;rh-M?.
assignment( const T & v) : value(v) {} /K+;HAUTn
template < typename T2 > @LU[po1I
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } ~Lu,jLKL=[
} ; e+2lus,u6t
~<Wa$~oY
R*ex!u60M
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 I(j{D>v
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l.}gWN9-
T{#=A$vu
/@&uaw
0,__{?!
class holder v )2yR~J
{ 0}kvuuR
public : 3_eg'EP.E
template < typename T > f
e^s`dsG
assignment < T > operator = ( const T & t) const b*nI0/cbR.
{ K6~')9Q
return assignment < T > (t); DEfhR?v
} >E,/|K*
} ; n|QA\,=
Cf<TDjU`|
xw1,Wbu]
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: EW)r/Av:,
cZWW[i
static holder _1; 4l/~::y
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <X97W\
+@@( C9
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 5':j=KQE_
而不用手动写一个函数对象。 <P Vmr2Jp"
q}g0-Da
lKRp9isn^
>Mm.MNU
四. 问题分析 l,b_'
m@
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。 t#]VR7]
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。 8L@@UUjr
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e5ww~%,
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2|M,#2E-
下面我们可以对这几个问题进行分析。 TQ {8 ee{
f,@~@f
X
五. 问题1:一致性 HE2t0sAYX
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?| *9r 32]i;
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]InDcE
r9-)+R
J
struct holder d _=44( -
{ ydzvjp=
// UyNP:q:
template < typename T > .e S* F
T & operator ()( const T & r) const )B5U0iIi
{ "MOmJYH
return (T & )r; K<u~[^R
} _xP@kN~
} ; Tl^)O^/
4)N~*+~\h
这样的话assignment也必须相应改动: <S@2%%W
;/^O7KM-
template < typename Left, typename Right > j8t_-sU9 i
class assignment !6s]p%{V
{ !<>`G0
Left l; qMBEJ<o
Right r; @c,=c+-
public : @oMl^UYM=
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5pE@Ww
template < typename T2 > -dUXd<=ue
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } }-WuHh#
} ; X=JAyxY
JCITIjD7=
同时,holder的operator=也需要改动: CT{X$N
f%STkL)
template < typename T > IS!]!s'EI
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Lb2/ Te*
{ *>j4tA{b@v
return assignment < holder, T > ( * this , t); Bq85g5Dc
} a'\fS7aE0l
"&kXAwe
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 t\<*Q3rl-
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o6:p2W
`+WQ^dP@
return l(rhs) = r; tpKQ$)ed
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。 MXY!N/
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'p'nAB''!
S3/Z]?o
template < typename Tp > 2FTJxSC
class constant_t $D#eD.
{ )$FwB6^
const Tp t; gO!:WD
public : *wz6 2p
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #!M;4~Sfx
template < typename T > HG})VPBa
const Tp & operator ()( const T & r) const 9'\*Ip^
{ S L%lY
return t; rEZMX2
} hKp-"
} ; W#<ZaGsq
:B4X/
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |Iq\ZX%q
下面就可以修改holder的operator=了 Y3f2RdGl
/=:X,^"P
template < typename T > <F5x}i~(C
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const EXbhyg
{ +p)kemJ~
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); '\Hh
} 3sBu`R*hk
v!?>90a
同时也要修改assignment的operator() GVzG
;(9q, )
template < typename T2 > X9n},}bJ"
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } C+c;UzbD
现在代码看起来就很一致了。 u+vUv~4A6
\!:^=2VF
六. 问题2:链式操作 UPJ3YpK
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x AR9* <-
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。 ]W 6!Xw)[
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。 #+Cu&l
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。 djtCv;z
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct elm]e2)F
FQCz_z
template < typename T > Q>emyij
struct result_1 bIahjxd:
{ %,G0)t
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (y!<^Q
} ; 1-60gI1)
Kr|9??`0E
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: hbv>Jjd
w#M66=je_
template < typename T > \"@BZ.y
struct ref DkGC+Dw
{ Y-Gqx
typedef T & reference; +\n8##oAI
} ; IH1
fvW
e
template < typename T > X8 (,
,>_
struct ref < T &> ZkZTCb`/l
{ yb:Xjg7
typedef T & reference; 7Z+4F=2ff
} ; z tLP {q#
I+]q;dF;
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CPCjY|w7
2'zYrdem
template < typename T > {m/h3hjFa
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y9OxPq.Cy
{ Eh&et0&=g
return l(t) = r(t); o%E^41M7E
} +84JvOkWi
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。 D> |R.{
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -W5ml
@
8f37o/L
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 <