一. 什么是Lambda <6%?OJhp
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6IN
e@
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, hIYNhZv
{Y(zd[
yM6pd U]i
n K1Slg#U
class filler >mbHy<<
{ a Yg6H2Un
public : 1sy[@Q2b
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} G{As,`{
} ; ih-#5M@
gMi0FO'
]\-A;}\e
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: ch*8B(:
>4x(e\B
{ T/[cu<
T=
8 0,
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); \i>?q
Fk&c=V;SU
x /(^7#u,
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2lZ
Q)
u74[>^
`z}?"BW|
yt+L0wzzB
二. 战前分析 (fH#I tf
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。 [~+wk9P
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 2"v6
>b%
>>4qJ%bL
sU<Wnz\[
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); }`@vF|2L
/* --------------------------------------------- */ h6Ub}(Ov
vector < int *> vp( 10 ); :^lI`9'*R
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LRxZcxmy
/* --------------------------------------------- */ i]c!~`
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); h:))@@7MJ
/* --------------------------------------------- */ ,hDWPs2S
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 4Co6(
/* --------------------------------------------- */ B6+khuG(
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); +zqn<<9
/* --------------------------------------------- */ 7uqzm
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); A;q9rD,_
"m):Y;9iQ?
J/`<!$<c
YsC>i`n9
看了之后,我们可以思考一些问题: ,C\i^>=
1._1, _2是什么? Gq)]s'r2
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 DaQ?\uq
2._1 = 1是在做什么? u= *FI
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 c1(RuP:S
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .|KyNBn
1/B>XkCJ
kM l+yli3c
三. 动工 G<zwv3
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EmWn%eMN
AG
nxYV"p
vQG5*pR*w
P7bMI e
template < typename T > Bpo4?nCl}
class assignment 5:[0z5Hww
{ [C 7^r3w
T value; 88O8wJN
public : ]"As1"
assignment( const T & v) : value(v) {} r.=K~A
template < typename T2 > R{`(c/%8
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 4/~E4"8
} ; q4h]o^ +
x3=A:}t8
8.1c?S
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'T;P;:!\
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _IHV7*u{;
:1Xz4wkWS*
^rR1ZVY
v|,1[i{
class holder _#E0g'3
{ {GT*ZU*
public : lWk>z; d
template < typename T > \##zR_%
assignment < T > operator = ( const T & t) const B N5[,J
{ %bn jgy
return assignment < T > (t); yf.~XUk^
} Mmj;-u
} ; |*eZD-f
8P\G}
Pl06:g2I
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6dr%;Wp
bjW]bRw
static holder _1; pZ{+c
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |-67\p]
<]t%8GB2V
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); z]y.W`i
而不用手动写一个函数对象。 =!A_^;NQf
%g$o/A$
\ A#41
Q~]uC2Mw
四. 问题分析 F`W?II?
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。 c9
eM/*:
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。 Oc0a77@
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U[-o> W#
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9MJG;+B~
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2%Ri,4SRb
]L.O8
五. 问题1:一致性 _Kf% \xg
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?| 3AtGy'NTp
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q-2Bt,Y
]IQ&>z}<
struct holder YQvD|x
{ V#$RR!X'
// A2Ed0|B y
template < typename T > !dnH7"
T & operator ()( const T & r) const e\l7Iu
{ UYJZYP%r
return (T & )r; 13=AW
} kd(8I_i@
} ; O"9\5(w
oxA<VWUNT
这样的话assignment也必须相应改动: zT]8KA
Af2( 5]
template < typename Left, typename Right > e{K 215
class assignment ;7V%#-
{ 7t0=[i
Left l; bl;1i@Z*M
Right r; Z]Cq3~l
public : I-*S&SiXjI
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BhGu!Y6f
template < typename T2 > 6,"Q=9k4[
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } s~g *@K >+
} ; n5NsmVW \x
hd<c&7|G'
同时,holder的operator=也需要改动: }@+0/W?\.
YnAm{YyI
template < typename T > 5coyr`7mP
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const $k%2J9O
{ 7(8;to6(
return assignment < holder, T > ( * this , t); <{cQM$#
} \'D0'\:vz
!CT5!5T
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。 Qd$nH8ED Y
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ya"a`ozq
=s2*H8]
return l(rhs) = r; osAd1<EIC
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 f}f9@>.
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >*_$]E
4F'LBS]=0
template < typename Tp > Jhhb7uU+
class constant_t 7,o7Cf2 z
{ `?_Q5lp/s
const Tp t; $|@@Qk/T
public : g|yvF-+
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
xF'EiX ~
template < typename T > q
dBrQC
const Tp & operator ()( const T & r) const zKJ#`OhT
{ d#4**BM
return t; 0@iY:aF
} IY\5@PVZ
} ; "7F?@D$e
BLiF
5
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x*U)Y
下面就可以修改holder的operator=了 />pI8 g<
_op}1
template < typename T > <)c)%'v
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 9IfmW^0
{ X *"i6*
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ??vLUv
} &.Qrs:U
{ @{']Y
同时也要修改assignment的operator() Vaw+.sG`AP
|FZ/[9*
template < typename T2 > @9RM9zK.q
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } {qJ1ko)$
现在代码看起来就很一致了。 G@X% +$I
051E6-
六. 问题2:链式操作 ?X<eV1a
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Zt{[*~
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。 L48_96
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。 Hd ={CFip
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。 A[{yCn`tM
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,Ah;A[%?~
FHg
9OI67
template < typename T > 8^1 Te m
struct result_1 D.u{~
{ "&?kC2Y|
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (vJNHY M
} ; $Sip$\+*
LCKV>3+_#
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: i3mcx)d@H
SRDp*
template < typename T > p%=u#QNi
struct ref )}Kf=
{ #r\4sVg
typedef T & reference; .|fHy
} ; \V~eVf;~
template < typename T > Moza".fiN
struct ref < T &> "`e{/7I
{ J<h$
wM
typedef T & reference; `l[c_%Bm
} ; D'DfJwA
v^*K:#<Q!
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
>Abdd
<<5(0#y#
template < typename T > U$A]8NZ$S
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^k">A:E2
{ #h
]g?*}OJ
return l(t) = r(t); Y]2A&0
} qfm|@v|De5
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。 K?1W!fY
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /7F:T[
X5$ Iyis
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 xY(*.T9K
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6?Ji7F
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @K!T,U
+5 调用divide的对象返回一个add对象。
Aw.qK9I
最后的布局是: &B1Wt