一. 什么是Lambda V?*fl^f
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8J&9}@y
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, vh&~Y].W Y
p@q20>^u
5N>f lQ
\C~6
'
class filler c}$>UhLe
{ h{o,*QL
public : `+(n+QS _
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} bxPa|s?
} ; {q$U\y%Rq
Zs}h>$E5_B
PW%ith1)<
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: J
V}7c$_
8IL5:7H8
d~_5Jx
:9L}jz
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); #t1? *4.p
jTqJ(M}L
EP;ts
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c{to9Lk.#
Cp!9 "J:
k>MXOUaW.
jqvw<+#
二. 战前分析 ~}p k^FA
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。 E`HA0/
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 c"knzB vy
/|NyO+Io
c99|+i50
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); gO*Gf2AG
/* --------------------------------------------- */ 0=7Ud<
vector < int *> vp( 10 ); _&q&ID
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f#AuZ]h
/* --------------------------------------------- */ &<#1G
u_
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ~7j-OWz9
/* --------------------------------------------- */ o6 NmDv5
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); N1g;e?T':
/* --------------------------------------------- */ k}kwr[
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); hiVDN"$$
/* --------------------------------------------- */ hx%UZ <a
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 0)PZS>
aVVE2:M
?5Z-w
HW_2!t_R
看了之后,我们可以思考一些问题: _{^F8
1._1, _2是什么? -KbO[b\V
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。 8Dxg6>
2._1 = 1是在做什么? ( Ygy%O%
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。 *3RD\.jPX
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。 liB~vdqj
^cW{%R>XY
=$~x]
三. 动工 b)XGr?
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |1!|SarM{B
c\P}ZQ
*2pE39
4;Hm%20g
template < typename T > h\)ual_r[j
class assignment 4K;0.W;~|
{ 26_PFHQu4
T value; ;$!0pxL)s
public : MD1d
assignment( const T & v) : value(v) {} <;+QK=f
template < typename T2 > Lrx"Hn{
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } RM2feWm
} ; 3!*`hQ;s
\sVzBHy d
EG=U](8T
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 },5LrX`L
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [A!=Hv_$
H lFVc
6xh-m
XxB%
class holder |QH )A
{ z} VCiS0
public : B%[#["Ol
template < typename T > +C`vO5\0
assignment < T > operator = ( const T & t) const { iLr$89
{ RKs_k`N0
return assignment < T > (t); .$G^c
} j\.pS^+
} ; aQ 6T2bQ
_#P5j#
eBECY(QMQ
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: g2r8J0v
=o"sBVj
static holder _1; G
in
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \=W t{
{2|sk9?W
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 5=MM^$QG
而不用手动写一个函数对象。 oFGgr2Re
:SD3
6Vu??qBy
xdsF! Zb
四. 问题分析 q=BAYZ\`
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 K,HR=5
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =PBJ+"DQs
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #DTBdBh?I
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ol4!#4Y&{
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '(($dT
U@:iN..
五. 问题1:一致性 BS3BJwf;
f
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?| T:j!a{_|
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pHDPj,lu
uUpOa+t
struct holder TU8K\;l]
{ `p^xdj}
// yF&?gPh&
template < typename T > K)8 m?sf/
T & operator ()( const T & r) const v[y|E;B
{ E"H> [E
return (T & )r; ;{>-K8=>$
} fAR0GOI
} ; TlBu3z'P
z1~U#
这样的话assignment也必须相应改动: Q#$dp
;%i.@@:IQ
template < typename Left, typename Right > xF9PjnWF=
class assignment $0E_4#kwB
{ 1T7;=<g`
Left l; fNi_C"<
Right r; K*
0]*am|v
public : m4T`Tg#P
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w`0r`\#V/
template < typename T2 > G|]39/OO3{
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 6sRKbp|r7
} ; h<2O+"^
<~qhy{hRn
同时,holder的operator=也需要改动: 9_S>G$9D
|a Ht6F
template < typename T > Wr;?t!
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const !;C *Wsp}
{ 2KmPZ&r
return assignment < holder, T > ( * this , t); o[eIwGxZ
} d `+cNKf
>*mLbp"
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。 )%5T*}j
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Mio~CJ"?
1G+?/w
return l(rhs) = r; GwVSRI:[N
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。 AfW9;{j&I
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?_c*(2i&^
t[L'}ig!q
template < typename Tp > wq&TU'O
class constant_t ddD $ 4+
{ Z)zmT%t
const Tp t; [HhdeLOX
public : U~8 oE_+
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7[ra#>e8'
template < typename T > X[c8P7
const Tp & operator ()( const T & r) const mI~k@ !3
{ H0B"?81
return t; o93A:f c
} `5Qo*qx
} ; 4 p(KdYc
OW<5,h
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d<v>C-nk%
下面就可以修改holder的operator=了 ]jS+ItL@
k/#& ]8(
template < typename T > =w!14@W
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const BqKh&m
{ C[O \aW
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); P1
`-OM
} =' cr@[~i
4RqOg1
同时也要修改assignment的operator() DNaU
mz
UujFZg[-P9
template < typename T2 > NN W*
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } OC]_b36v
现在代码看起来就很一致了。 6!n%SUt
b1;80P/:D
六. 问题2:链式操作 ^4yFLqrC
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GZ];U]_
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。 (HkMubnqg
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。 A%s"WSx,
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。 vx_v/pD
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >p 7e6%
RSY{IY
template < typename T > cwxO|
.m
struct result_1 G =+ sW
{ 3RP}lb
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %G$Kahx V>
} ; jibrSz
^8nK x<&5
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,wlh0;,
q*<Df=+B
template < typename T > t$Z#zxX
struct ref !f\y3p*j
{ E0}jEl/{
typedef T & reference; Hdh'!|w
} ; P$\vD^
template < typename T > GIDC'
struct ref < T &> <Ep-aRI
{ b&!7(Q[ sT
typedef T & reference; Au,}5=+`P
} ; -_ [Z5%B
e}e\*BL
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HzT"{N9
!58-3F%P
template < typename T > w7"Z@$fs
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KwRO?G9&
{ )A['+s
return l(t) = r(t); ![iAALPNl
} Ng,#d`Br
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。 %97IXrE
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TUiXE~8=
:(Feg 2c
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 t HPC
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g4I&3 M
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 c;ELAns>
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >b0e"eGt
最后的布局是: ^6ZA2-f/<8
Add r
8,6qP[
/ \ @`?"#^jT
Divide 5 lYeot8
/ \ X.g")Bt7
_1 3 )=X8kuB~
似乎一切都解决了?不。 0@t/j<