一. 什么是Lambda :z} _y&]
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xFm{oJ!]&
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, ?*R^?[
?3TK7]1V:
(bFWT_CChz
KO]?>>5S6
class filler l6B ^sc*@
{ gqdB!l4
public : KaQq[a
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} :y-0qzD?
} ; &Y>~^$`J
mz VuQ
A[ECa{v
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2V2x,!
"">fn(
%cr]ZR
W3V{Xk|
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); LYy:IBI7_
T3t~=b>&L
)Kk(P/s
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Fma`Cm.
mf;^b.mKh
h[|zs>p
FP'u)eU&3
二. 战前分析 SeZT4y*=
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tD~PvUJ
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^z%o];
E#{WU}
i3 l #~
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); [mB(GL
/* --------------------------------------------- */ rxgVT4
vector < int *> vp( 10 ); [rUh;_b\D
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X|1_0
/* --------------------------------------------- */ Xk&F4BJQk<
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); /romTK4
/* --------------------------------------------- */ "'}v 0*[
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); f0mH|tI`
/* --------------------------------------------- */
+ptF -
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); ;+ Co!L
/* --------------------------------------------- */ IQlw 914
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 3dxnh,]&@
yrE,,N%I
F'UguC">
Dmm r]~
看了之后,我们可以思考一些问题: ,+NE: _
1._1, _2是什么? tgvpf/cQ
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 bco[L@6G$
2._1 = 1是在做什么? @RoRNat
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。 0(hv #C4
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。 orQV'
n<%=~1iY+
*t?~)o7
三. 动工 6N%L8Q
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SZK)q
4gv.E 0Fo
^iV`g?z
d#vSE.&
template < typename T > 3!"b
guE
class assignment +Jo 3rX'`
{ Vyq#p9Q
T value; |?2 hml
public : i!.I;@
assignment( const T & v) : value(v) {} Wlr&g
xZ
template < typename T2 > ET,0ux9F
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } %Vw|5yA4
} ; BDm88<]
[V2omSZo
r(,= uLc
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 da9*9yN
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (pT(&/\8
co$Hi9JE
yBPt%EF
}rKJeOo^x?
class holder \8>
{ 0\EpH[m}-
public : bRK CY6
template < typename T > wuBlFUSg
assignment < T > operator = ( const T & t) const z<yNG/M1>U
{ ?ae[dif
return assignment < T > (t); v9t47>V
} ^)9MzD^_nV
} ; .# !'c
Nl$gU3kL
;o-\. =l
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: TbKP8zw{
"}'8`k+d
static holder _1; g+ >=C
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;gxN@%}@
H}) Dcg3
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); i14[3bPLk!
而不用手动写一个函数对象。 7x[LF ^o
( Lok
\A'|XdQ
!fQJL
四. 问题分析 .6O52E
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 )BOSZD
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。 97qtJ(ESI
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5"-una>D
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }
*
?n?'
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &\J?[>EJ.
V-D}U$fw
五. 问题1:一致性 Sk6b`W7$
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?| ;mf4U85
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %XEKhy
0On?{Bw
struct holder !G)mjvEe
{ /~o7Q$)-b
// "*Lj8C3|n
template < typename T > 8
3z'#
T & operator ()( const T & r) const 5u2{n rc
{ XKz;o^1a^
return (T & )r; )z2|"Lp
} lv<iJH\
} ; .-SDo"K.h
^%\)Xi
这样的话assignment也必须相应改动: Xt</ -`
'GEBxNH:
template < typename Left, typename Right > Ujce |>Wn
class assignment `3f_d}b
{ ,{.zh&=4
Left l; U0NOU#
Right r; w)45SZ.
public : [D*J[?yt
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +3M$3w{2
template < typename T2 > eV[`P&j_C
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } P'a0CE%
} ; Wmz q
!1ML%}vvB,
同时,holder的operator=也需要改动: cZNi~
pwJ'3NbS
template < typename T > ZWf-X
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const q*~gWn>T
{ k_,MoDz
return assignment < holder, T > ( * this , t); 5h_<R!jA
} !UBy%DN~k
jP1$qhp
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。 O0@w(L-
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6eOrs-ty
mND XzT&
return l(rhs) = r; YS]>_
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。 aQ(`6DQv
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z} c'Bm(
_LJ5o_-N
template < typename Tp >
uY.=4l
class constant_t v#RW{kI
{ 285_|!.Y
const Tp t; /SnynZ.q
public : mgy"|\]
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R;H?gE^m-
template < typename T > 1a<]$tZk
const Tp & operator ()( const T & r) const J__;.rnk
{ "e~k-\^Y
return t; S3SV.C:z>
} 'I&|1I^
} ; RS'} nY}
cvKV95bn
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1s Br.+p
下面就可以修改holder的operator=了 D+f'*|
o:_^gJ+|
template < typename T > sT)6nV
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const ,VAp>x+O
{ .
3GnZR,L
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); Q(lku"U'
} BR;QY1
%moJF1
同时也要修改assignment的operator() pJd 0k"{
\;-qdV_JB
template < typename T2 > ;SfNKu
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } c\M#5+ 1j
现在代码看起来就很一致了。 6^Ph '
{]=v]O|,
六. 问题2:链式操作 IQT cYl
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3=Z<wD s
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。 {] O`gG
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。 ,:^
N[b
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。 x Y| yI>
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \3r3{X
_<`
IeVLn^?+:
template < typename T > JL.5QzA
struct result_1 x"vwWJNQ
{ z+jh;!i
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tG/1pW
} ; Mec{_jiH&D
8 4z6zFv?Q
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: 2
#KoN8%
-&im