一. 什么是Lambda cB2~W%H
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $~T|v7Y%
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, dbfI!4
]u%Y8kBe
1fV\84m^
}5y]kn
class filler ]GzfU'fOn|
{ r,ep{
p
public : <KZ J
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ,772$7x
} ; e_llW(*l8^
8-)@q|
5,du2
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *4g:V;L
+P=I4-?eX
m[A$Sp_"-h
0;" >.
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); I_na^sh*
=]0AZ
_@sSVh$+
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 YF13&E2`\
zC!Pb{IaH
(Uk\O`)m
ksQw|>K
二. 战前分析 {Lvta4}7(
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ptTp63+
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 n)rSgzI
<is%lx(GDX
0vcFX)]yW
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ''B}^yKEW
/* --------------------------------------------- */ |$c~Jq
vector < int *> vp( 10 ); M;E$ ]Z9
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jn>RE
/* --------------------------------------------- */ %~qY\>
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); >>0c)uC|W
/* --------------------------------------------- */ ^vo]bq7
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); |3 v+&eVi
/* --------------------------------------------- */ <*DP G\6Ma
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); eed!SmP
/* --------------------------------------------- */ \yY2 mr
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); \Gy+y`
>Q|S#(c
CI@qT}Y_
RU,!F99'1
看了之后,我们可以思考一些问题: Y !AQ7F
1._1, _2是什么? i,y7R?-K
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。 (J`EC
2._1 = 1是在做什么? :tBZu%N/N
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。 f=nVK4DuZ
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。 q@Sj$
Eb9{
Iqb|.v LG
三. 动工 j'|`:^
Sy
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]nQ(|$rW
4GqE%n+ta~
+zSdP2s
TAZ+2S# #7
template < typename T > r#/Bz5Jb*
class assignment l*n4d[0J
{ JiCy77H
T value; G>0hi1
public : N1u2=puJY
assignment( const T & v) : value(v) {} [7gwJiK
template < typename T2 > w}``2djR'W
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 5`[B:<E4
} ; F(;C \[Ep
VtJyE}
6O'6,%#
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,SSq4
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ems0"e
LkIbvJCV
P};GcV-
xsSX~`
class holder Af7&;8pM
{ PU^@BZ_m
public : nwPU{4#l<
template < typename T > Shb"Jc_i
assignment < T > operator = ( const T & t) const ouR(l;
{ ELQc:
t
-2
return assignment < T > (t); TGu]6NzyZ
} #gY|T|
} ; {aq}Q|?/
k;?E,!{
9!|+GIjn
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: j\.\ePmk]
;OfZEy>7
static holder _1; 6$6Qk !%
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7H5t!yk|9
)90K^$93"
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 6b9&V`
而不用手动写一个函数对象。 It3.
61{IXx_
;m cu(J
cWNWgdk,`V
四. 问题分析 a#4 'X*
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 I`8jJpGA
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 '`fz|.|cbB
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UAq%Y8KA
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !_SIq`5]@
下面我们可以对这几个问题进行分析。 auT'ATW7i
\w+a Q?e_
五. 问题1:一致性 Du."O]syD
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &i%1\o
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aj)?P
bD;c>5t
struct holder [Y=X^"PF
{ aR~Od Ys
// !@vM@Z"
template < typename T > .&Ok53]b
T & operator ()( const T & r) const T^~9'KDd
{ Om=*b#k
return (T & )r; ,t=12R]>
} 1-bQ
( -
} ; czv )D\*
{!9i8T
这样的话assignment也必须相应改动: oK3aW6
+)gXU Vwd
template < typename Left, typename Right > -d8||X[
class assignment Pqm)OZE?
{ ?dcR!-3
Left l; c&JYbq
Right r; WDdp(<
public : :&oUI&(o
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U.B=%S
template < typename T2 > ^3:DeZf!u
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } T|&2!Sh
} ; }_{QsPx9
;dh8|ujh
同时,holder的operator=也需要改动: U~w g'
0u"/7OU
template < typename T > Y/1,%8n
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 8{GRrwQ>
{ ?98]\pI
return assignment < holder, T > ( * this , t); khW9n*
} !tNJLOYf
EdPN=
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 k9^Vw+$m
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;5.o;|w?!
iWN-X
(
return l(rhs) = r; @-ma_0cZQ
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。 dWI.t1`i
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~BVK6
yeCR{{B/'
template < typename Tp > B!(t<W8cu
class constant_t iZy`5
{ |;-,(509
const Tp t; u%7a&1c
public : <}E^r_NvD
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /I'n]
template < typename T > YW}1iT/H
const Tp & operator ()( const T & r) const 7\
<4LX
{ ,Dz2cR6
return t; ')9%eBaeK
} e<>Lr
} ; r]{fjw(~
ZHshg`I`
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rI:KZ}GZ
下面就可以修改holder的operator=了 Hr$oT=x[
Z w5\{Z0
template < typename T > /)i)wxi
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const hG,gY;&[6
{ afEp4(X~
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); @Y>3 -,o,S
} ]k mOX
R0<ka[+
同时也要修改assignment的operator() ]
%*970
K)qbd~<\
template < typename T2 > g)'tr
'
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } xQ7n$.?y@
现在代码看起来就很一致了。 \2<2&=h?
'3o0J\cz
六. 问题2:链式操作 l\^q7cXG
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JXeqVKF
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。 (nrrzOax
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。 x
0
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。 F$ .j|C1a
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'w%N(N tq
ZZC=
7FB
template < typename T > {I 7pk6Qd
struct result_1 YeJ95\jf
{ ](0Vm_es
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t%z7#}9$
} ; >V(2Ke Y
L1Q QU
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: Kc udWW]
!BEOeq@2.
template < typename T > 16N8h]l
struct ref =zA=D.D2
{ @\l>
<R9V
typedef T & reference; nu0bJ:0aLd
} ; /&j4I