一. 什么是Lambda omECes)
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ).N }x^
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, H<%7aOwO2
0[T!}F^%e
FD#?pVyPn^
CTR|b}!
class filler Zx55mSfx:
{ doP4N6
public : E`iT>+LG<
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} EFf<|v
} ; mh.0%
9`9
~ceGx
;#3!ZB:}
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: Uv[:Aj
23pHB|X
`wB(J%w
sryujb.,
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); EiP_V&\
5xLuu KG
_myam3[W
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E7^tU416
')bx1gc(?
o&;+!Si@T
2*Z~JM
二. 战前分析 P)^K&7X
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。 ;r-
\h1iA'
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 6O$OM
MrLDe{^C2
Y$Js5K@F
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); @a>+r1
/* --------------------------------------------- */ ECg/ge2
vector < int *> vp( 10 ); N~\1yQT
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9:fVHynr
/* --------------------------------------------- */ > g8;x#
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); cm-cwPAh
/* --------------------------------------------- */ Si6%6rAhj
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); -Qiay/tlu
/* --------------------------------------------- */ 5U3="L
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); k2<VUeW5
/* --------------------------------------------- */ \ zhT1#O
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); H]UM2.
Qgo0uuM
lx U}HM
}v0oFY$u`H
看了之后,我们可以思考一些问题: sUfH1w)0
1._1, _2是什么? !7AW_l9`i
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [*vk&
2._1 = 1是在做什么? BA A)IQF
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }n:'@}
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 b,KQG|k
G}BO!Z6
Tp)-L0kD_k
三. 动工
YmB
z$
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F FR_1Vf
bzk@6jR1
1xL2f&bG
RQ9fA1YP
template < typename T > ?%;7k'0"
class assignment %Ni)^
{ i?qS8h{
T value; {\;CGoN|
public : Gow_a'
assignment( const T & v) : value(v) {} 2P!Pbl<
template < typename T2 > s7(mNpo
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } R\A5f\L9
} ; _D$|lk-
Ga.a"\F.V
9N5&N3
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !j%v Ue;t
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @,i:fY
=MB[v/M59w
mAk)9`f/
|"5NI'X?
class holder eDX{}Dq(
{ 6n
public : y''`73U"
template < typename T > p8%x@%k
assignment < T > operator = ( const T & t) const ::9U5E;!
{ +QtK
"5M
return assignment < T > (t); ojT TYR{
} T.`E DluG
} ; .N5}JUj
c:>&Bg&,6T
u~bk~3.I
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}|R(s*+V
vtCt6M
static holder _1; vbmi_[,U
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9p+DAs{i
CbS- Rz:
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ?\(E+6tpP
而不用手动写一个函数对象。 jXSo{
&}OaiTzEmc
]A5FN4 E
$*H_0w Qc
四. 问题分析 +]Po!bN@@
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ht!o_0{~
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 a+uSCs[C
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vCFMO3
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^UEI`_HO0
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7xO
=:*
P"XF|*^U
五. 问题1:一致性 QuT8(s1Q!
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )_,*2|b
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q\<C9%a
q$(aMO&J
struct holder k9~NIvnB`
{ W[AX?
// 8jMw7ti
template < typename T > %qV=PC
T & operator ()( const T & r) const O B_g:T
{ Xg^`fRg =T
return (T & )r; UP58Cln*
} )c^Rc9e/
} ; ]p\7s
)U`6` &F
这样的话assignment也必须相应改动: \5_+6
&;&i#ZO
template < typename Left, typename Right > (]w_}E]N
class assignment Oq7M1|{
{ "4<RMYQ
Left l; Qo4]_,kR
Right r; kl?U2A.=
public : re2M!m6k5
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f<=<:+
template < typename T2 > S*Qip,u
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } %\6|fKB4<
} ; :rk=(=@8`
Y}&//S A
同时,holder的operator=也需要改动: aqQ
YU5l4~
6y)TXp
template < typename T > 47|Lk]+O
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ZgP=maQk
{ s )POtJ<
return assignment < holder, T > ( * this , t); +0{m(%i
} 6NPCp/
MCZTeYnx
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。 !g
#
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jV2L;APCq
:1^
R$0d
return l(rhs) = r; $A;jl`ng
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 UOJx-o!c?
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3k.{gAZKh
nsKl3}uU
template < typename Tp > qjFz}6
class constant_t 8UJK]_99I,
{ lr'h
const Tp t; !8 lG"l|,l
public : "1FPe63\*O
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DzydS=`w
template < typename T > V7[6jWgH
const Tp & operator ()( const T & r) const ]v(8i3P84
{ 0x7F~%%2
return t; 9UsA>m.
} )_k"_VVcC
} ; sD H^l)4h
VG0Ty;bV
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O-J;iX }
下面就可以修改holder的operator=了 GvSSi'q~B
mk(O..)2
template < typename T > dw#K!,g
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const #?\$*@O
{ N[~{'i
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); Xb?:dlu3
} tS!FnQg4
dn(I$K8
同时也要修改assignment的operator() [EI~/#;
}{T9`^V:h
template < typename T2 > %sxLxx_x!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 7r;7'X5
现在代码看起来就很一致了。 Jmrs@
W; yNg
六. 问题2:链式操作 "O{j}QwY
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *`2.WF@E)
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。 =lT~
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。 HK&Ul=^VN|
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。 .B?6
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l/1u>'
GKT2x '(e
template < typename T > ~A@T_*0
struct result_1 cq lA"Eof
{ G&=4@pLY5
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yHhx- `
} ; Le;;Yd}f
/kV3[Rw+
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: H'KCIqo
P 4Vi~zMX
template < typename T > <7'`N\a
struct ref a%| I'r
{ tpu2e*n-|
typedef T & reference; URU,&gy=
} ; ~tK4C |
template < typename T > s B!#`kh
struct ref < T &> L7i2is
{ 9{[I|
typedef T & reference; TL&