一. 什么是Lambda SWQ5fcPu
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kc @[9eV
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, zG9Y!SY\-
ryCI>vJz
Y$Y_fjd_
&)vC;$vD`
class filler jhu&&==\f
{ CkD#/
public : ;SaX;!`39+
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} Y&_&s7z
} ; NqEA4C
dBe`p5Z
&A)B~"[~
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: A~+S1
s]mY*@a%
dd%h67J2<
WxJf{=-
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); \ZhfgE8{%
]Xf% ,iu
'XofD}dm
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q7C;1aO
4*mS y
6{+{lBm=y
_5m#2u51i
二. 战前分析 P*@2.#oO
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。 t" 7yNs(I
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 'd&0Js$^
$w0lrh[+
f<*Js)k
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); HXYRH
/* --------------------------------------------- */ 3a 1 u
vector < int *> vp( 10 ); Cc<,z*T
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); d,tU#N{Q6
/* --------------------------------------------- */ mBJeqG
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); HU-QDp%*r7
/* --------------------------------------------- */ xIGfM>uq
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); ''^Y>k
/* --------------------------------------------- */ "/6:6`J
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); {W~q
z^>u4
/* --------------------------------------------- */ NeBsv= [-
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ;?~$h-9)
saAxGG
4)4+M
-0eq_+oQ
看了之后,我们可以思考一些问题: uy^
1._1, _2是什么? V&|Ed
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。 ?EpSC&S\
2._1 = 1是在做什么? E)-r+ <l
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。 }KK Y6D|d>
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。 %#Z/2<_
.R8 HZ}3
W$o27f
三. 动工 #9fWAF
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X!},8}~J~
*;U'[H3Q
9lj!C'
rgf# wH%hN
template < typename T > GF:`>u{C
class assignment @@g\2Gs
{ y"<))-MH
T value; pdb1GDl0q
public : s (LT
assignment( const T & v) : value(v) {}
6vTo*8D
template < typename T2 > C"qU-&*v
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } H:JLAK
} ; W85@v2b
Dbaf0
ow;R$5G
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *P!e:Tm)
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3!o4)yJWx
$RwB_F
oi&Wo'DX
vF/ =J
class holder ,chf~-d
{ ]$
b<Gs
public : #W2[
template < typename T > Y'3}G<'%
assignment < T > operator = ( const T & t) const asgF1?r
{ FNQX7O52
return assignment < T > (t); {8EW)4Hf
} ExXM:1 e26
} ; _uu<4c
cj|*_}
x/MZ(A%D
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: Q_"\Q/=?Do
o:dR5v
static holder _1; (5Tvsw`
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }^K/?dM
}T0K^Oe+eS
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); p(m1O70C
而不用手动写一个函数对象。 qy!Ou3^
YIp-Y}6
sK=}E=
a)! g7u
四. 问题分析 ]Lqt(c
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。 mN5
8r"!J
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。 68'>Zbelb
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %im#ww L%
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )I@L+
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W {.78Zi9K
|\uYv|sT
五. 问题1:一致性 -,":5V26
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?| 2vKx]w
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F[7x*-NO-
k6?cP0I)5
struct holder <<|H=![
{ qq0?e0H
// Y&r]lD
template < typename T > M_D6i%b^
T & operator ()( const T & r) const lZt(&^T
{ jB^OP1
return (T & )r; "]-],K
} +MO E
} ; ^!;=6}Y R
,
Ut Hc]
这样的话assignment也必须相应改动: -05U%l1e
3@O0^v-
template < typename Left, typename Right > gS"Q=ZK"
class assignment r7!J&8;{K
{ 9 K
Left l; )3muPMaY
Right r; $
A-b vL
public : Gwd{#7FM`
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HrqF![_
template < typename T2 > XqR{.jF.
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } T"E( F
} ; ~k4W<
^,2c-
同时,holder的operator=也需要改动: 5y_"
=!-5+I#e
template < typename T > _&
4its
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ^^$vR[7
{ #Y,A[Y5jX
return assignment < holder, T > ( * this , t); .Tm- g#
} bv\ A,+
Zy wK/D
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 IB7tAG8
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T2Z[AvNXFk
<e6=% 9
return l(rhs) = r; {=At#*=A
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hZNEv|
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A:Rw@B$
~2N-k1'-'
template < typename Tp > "L~@.W!@
class constant_t ^[M~K5Y
{ hrM"Zg
const Tp t; 5(}H
?
public : d7bjbJwu
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =
?N^>zie
template < typename T > D$_8rHc\A
const Tp & operator ()( const T & r) const &R\XUxI
{ .wFU:y4r
return t; lfMH1llx
} 2_olT_#
} ; \!X?zR_
j3P RAe
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Rx.
rj~
下面就可以修改holder的operator=了 tm xP Oe
BpXEK.Xw
template < typename T > HRRngk#lV
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const f0F#Yi{fw
{ VA]ZR+m
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ur xqek
} tq E>Zx=X
)b9I@)C
同时也要修改assignment的operator() aVK()1v]
[>uwk``_
template < typename T2 > iy
3DX|]
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } [oHOHp/V
现在代码看起来就很一致了。 Pw#2<>
M-91
JOt~
六. 问题2:链式操作 ],V
kp
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <<BQYU)Ig
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 )%|r>{
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /lUk5g^j
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 S^g]:Xh&
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :A$wX$H01
>#i $Tw
template < typename T > xucIjPi]
struct result_1 .%hQJ{vf-^
{ wR1K8b".DC
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T.euoFU{Z
} ; k*9%8yi_ U
{1 HB!@%,(
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: rH^/8|}&s
"11j$E9#\n
template < typename T > <d<RK@2-
struct ref AuM:2N2
{ e>(Wvb&4
typedef T & reference; s_` V*`n&
} ; ^*zW"s
template < typename T > B$EK_@M
struct ref < T &> IHfSkFz`j
{ i-Ljff
typedef T & reference; I9s$bRbT
} ; Q~CpP9%
XDvq7ZD
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,9$>d}N
n=SzF(S[M
template < typename T > :6sGX p
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'XME?H:q a
{ K/A ? ]y
return l(t) = r(t); 0wYiu
} u;{T2T
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。 HO G=c!b
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kOzt"t&