一. 什么是Lambda co#%~KqMu
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R|`}z"4C
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, u[y>DPPx
#BF(#1:
+Nyx2(g<m
PoQ@9
A
class filler u.R:/H<>~
{ v$lP?\P;}X
public : (V}DPA
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} s+9q:
} ; g;Bq#/w
^2XoYgv
oljl&tuQy
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: 76(&O
7'd_]e-.
$U3s:VQ '
4>gkXfTF
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); XV]`?
%.[t(F
|{<g-)
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q#F;GD
,@8>=rT
=2#
C{u.
U5%EQc-"P
二. 战前分析 P8piXG
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PKty'}KF
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 3@_je)s
VWaI!bK
UII R$,XB
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 3L/>=I{5
/* --------------------------------------------- */ XQ.JzzY$
vector < int *> vp( 10 ); j8YMod=
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K>"M#T
/* --------------------------------------------- */ Hi|'
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); %BC*h}KGH
/* --------------------------------------------- */ GjfY
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); x/R|i%u-s
/* --------------------------------------------- */ l0 rZril
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); -%NT)o
/* --------------------------------------------- */ ma?$@]`k
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); r. =_=V/t
}2-{4JIq}
2>_6b>9]
V.>'\b/#
看了之后,我们可以思考一些问题: mN!>BqvN
1._1, _2是什么? ;XRLp:y
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。 |U>BXX P
2._1 = 1是在做什么? =AUR]&_B
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。 &S]\)&Yt
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。 -6aGcPq
5a&[NN
fYl$$.
三. 动工 A!x_R {,yH
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NyFa2Ihd
Jr==AfxyT
ehoDWO]S
TY],H=
template < typename T > w%g@X6
class assignment Q_x/e|sd
{ ke!)C[^7z
T value; X)$3sTj
public : ;Z%ysLA
assignment( const T & v) : value(v) {} 25NZIal<
template < typename T2 > fr4#<6,
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } }b\e2ZK
} ; D
N GNc
kzMCI)>"
j|A *rzL8
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >t20GmmN
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Ky[/7S5E
-yy&q9
A\CtM`
g>CF|Wj
class holder i-vhX4:bd
{ TwqyQ49
public : |)B&-~a+p
template < typename T > =\eM
-"r
assignment < T > operator = ( const T & t) const EgFV
{ ;@Alr?y
return assignment < T > (t); p3M)gH=N
} u`xmF/jhQ
} ; 7
g8SK
dw5.vXL`
|K YON Q
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6@t4pML
h7)^$Hd
static holder _1; No=Ig-It
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G^ZL,{
zQMsS
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); a]>gDDF
而不用手动写一个函数对象。 7<<pP
;O}%_ef@
Zz'(!h Uy
q&B'peT
四. 问题分析 3J7TWOJVw
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。 :_~UO^*h
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。 :Ag]^ot
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z | Hl*T
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >k,bHGj?
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #I'W[\l~+
2l}FOdq
五. 问题1:一致性 v7&e,:r2E@
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?| |FHeT*"
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [=z1~dXKb
9OuK}Ssf
struct holder hPE#l?H@A
{ y\$B9KX
// ~}q"M[{
template < typename T > bIu'^
T & operator ()( const T & r) const >Vy=5)/i
{ ZSuUmCm
return (T & )r; MUh)
} :DXkAb2
} ; zW,m3~XX:
};o6|e:2E
这样的话assignment也必须相应改动: *]nha1!S
OmQSNU.our
template < typename Left, typename Right > UO47XAO
class assignment TG8QT\0G
{ %<6oKE
Left l; wj!p6D;;S
Right r; #O6SEK|Z
public : nyWA(%N1
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qL091P\F
template < typename T2 > {+r
pMUs#
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } LY'_U0y4
} ; ?7 e|gpQ|
c9/w-u~j
同时,holder的operator=也需要改动: *v)JX _
}@J&yrqg
template < typename T > 7(rTGd0
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const =uQCm#
{ ywXerz7dUk
return assignment < holder, T > ( * this , t); f50qA;7k
} =unMgX]$
M7-piRnd4
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。 <"{Lv)4
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -l+&Bkf
>d!w&0z>
return l(rhs) = r; jz
QmYcd
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。 AR\>P
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
.'mmn5E
$)\%i =
template < typename Tp > vmK<_xbwd
class constant_t jhjGDF
{ I~\j%zD
const Tp t; QMea2q|3$
public : !f-mC,d
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \u?z:mV
template < typename T > ;X<#y2`
const Tp & operator ()( const T & r) const 7Oe |:Z
{ w~y+Pv@
return t; rVowHP
} zDeh#
} ; x tg3~/H
+8Yt91
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :P#
下面就可以修改holder的operator=了 -BfZ P5
$'btfo4H
template < typename T > LbOjKM^-
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const &>\E
>mJ
{ x^^;/%p
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); O9wZx%<
} -U)6o"O_CV
an={h,
同时也要修改assignment的operator() 1v!Xx+}
+6@".<
template < typename T2 > )` -b\8uw
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } ^Crl~~Gk`
现在代码看起来就很一致了。 ,uqSq
u6IEBYG ((
六. 问题2:链式操作 \!j{&cJ
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S9d+#6rn
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。 ugcWFB5|
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。 A1e| Y
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。 (`x6QiG!
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6pDb5@QjTy
ZGK*]o=)
template < typename T > L3lf2 8W
struct result_1 &?YbAo_K
{ _?#}@?
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
YqX/7b+
} ; '<5Gf1 @|
^eQK.B(
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: o7S,W?;=5
<^6|ZgR
template < typename T > Zm& X $U
struct ref L3iYZ>]
{ W=41jw
typedef T & reference; D@*<p h=
} ; W4Rs9NA}
template < typename T > ; S7
%
struct ref < T &> Uq `B#JI
{ Bm2"} =
typedef T & reference; = zW}vm }
} ; !:t}8
/> c F
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cdVh_"[
Ql&5fyW
template < typename T > M@EML
@~
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \&ra&3o
{ DcaVT]"
return l(t) = r(t); O`5PX(J1&
} XBe!9/'k>
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。 W}#eQ|oCV
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }D/0&