一. 什么是Lambda =|YxDas
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]X^rU`":
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, t8dm)s[r8
PoT`}-9
|P%DkM*X
AqV7\gdOC
class filler pi
,eIm
{ o5Q{/
public : fF V!)Zj
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} OdB?_.+$
} ; f4PIoZ e
?'<nx{!c
<NuUW9+
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: `YIf_a{
Iwc{R8BV
48*Do}l]
u6bXv(
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); A$a1(8H
n2fbp\ I
<Ce2r"U1e
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |lkNi
`^4vT3e
HdPoO;
0JJS2oY/
二. 战前分析 1Q.\s_2
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 XGkkB
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 cwL1/DGDB
!ki.t
%C=]1Q=T)
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ?IGVErnJJC
/* --------------------------------------------- */ g'|MA~4yB
vector < int *> vp( 10 );
3dRr/Ilc
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H[='~%D
/* --------------------------------------------- */ I;1lX
L
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); @!8ZPiW<
/* --------------------------------------------- */ d:i;z9b@to
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); MKWyP+6`
/* --------------------------------------------- */ #Z<a
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 6KOlY>m]
/* --------------------------------------------- */ 1"e)5xI
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); mI>,.&eo
-P]sRl3O;
2[r^M'J
^tCd L@$AS
看了之后,我们可以思考一些问题: ]C:l,I
1._1, _2是什么? <&:=z?30"
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。 E_bO9nRHV
2._1 = 1是在做什么? Y
"VY%S^
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。 PxfY&;4n!
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。 R?p00
{4-[r#R<M
Yp:KI7
三. 动工 q.()z(M7
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v= N!SaK{
e@ \p0(
QurW/a
Jzp#bgq}|
template < typename T > Nq@+'<@p$
class assignment ~O1&@xX
{ &|`C)6[C
T value; '_$uW&{NI
public : D2,z)O%VK
assignment( const T & v) : value(v) {} wWp(yvz
template < typename T2 > =lVK IW
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } +|ycvHd
} ; _BDK`D
+tD[9b!
m
hsw9(D>jp
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e A}%C.ZR
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment O1`9Y}G(r
?Sb8@S&J
? mhs$g>
p}<w#p
|
class holder ~jb"5CX
{ ]J#9\4Sq
public : nQ/E5y
template < typename T > 25&J7\P*
assignment < T > operator = ( const T & t) const |eWjYGwJa
{ mSo_} je(
return assignment < T > (t); ;IpT} ,
} pm6>_Kz
} ;
(X?/"lC)
q`G, L(
P06RJE
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: ?]4>rl}
o,P.&m{?
static holder _1; qBT.x,$
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =ID
2
>X51$wBL
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); >B>CB3U
而不用手动写一个函数对象。 BY]i;GVq
p^pOuy8
OGY"<YH6
chEn |>~
四. 问题分析 A=j0On
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .n=Z:*JqQ
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 s-S}i{Z!
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?Q72 ;/$
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &< !Ufa&
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2r6'O6v
A'%1ZQ33O
五. 问题1:一致性 hbcuK&
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?| "C*B,D*}:
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w`DW(hXJ
!L95^g
struct holder h)me\U7UC
{ Q(o!iI:Gts
// g38&P3/
template < typename T > ,p9i% i
T & operator ()( const T & r) const I=!rbF;Z
{ l]]l
return (T & )r; mP(kcMT"
} "rAY.E]
} ; oY=q4D
s<]&*e&}?
这样的话assignment也必须相应改动: -uH#VP{0M
?r2 #.W
template < typename Left, typename Right > $8crN$ye
class assignment 0=="^t_
{ c1xrn4f@a
Left l; *;XWLd#
Right r; Y+3!f#exm
public : w2xG_q
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u@3y&b
template < typename T2 > A?*o0I
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ^xZ
e2@
} ; >dM8aJzC
zY|klX})
同时,holder的operator=也需要改动: NOS>8sy
EbZdas!l
template < typename T > 5p
+ZD7jK
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 3or\:
{ #YSF&*
return assignment < holder, T > ( * this , t); &ciN@nJ|$z
} S{K0.<,E
8/"fWm/
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 O$ HBO
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z7-k`(l4
@WKzX41'
return l(rhs) = r; 99EXo+g
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。 [0UGuj
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eVl'\aUd
J4YBqp
template < typename Tp > :ZDMNhUl
&
class constant_t 178Mb\8
{ 9RwawTM
const Tp t; !SKV!xH9
public : ;;)`c/$
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {>bW>RO)
template < typename T > tW;:-
const Tp & operator ()( const T & r) const s[Ur~Wvn
{ #pHs@uvO
return t; &J!aw
} "<i SZ
} ; CD0VfA>Z
=\t /u
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dXn%lJ
下面就可以修改holder的operator=了 A!63p$VT;
)J(q49
template < typename T > .4l/_4,s_
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const }!TL2er_
{ Bg8#qv
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); C;~*pMAYe
} $Q+s/4\
wLV~F[:
同时也要修改assignment的operator() gLsU:aeCT
fj ,m
template < typename T2 > KL'zXkS
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 0W^dhYO
现在代码看起来就很一致了。 [ REf>_R
A*tKF&U5
六. 问题2:链式操作 2ij#
H
;
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F%rHU5CkV
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8Q)@
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 26n^Dy>}
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 UMN*]_'+;b
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (.3'=n|kE
[4J6iF
template < typename T > De_ CF8
struct result_1 V#q}Wysft
{ :"o
o>
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8p1ziz`4>$
} ; k8]O65t|
/hv#CB>1x
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: ug`NmIQP
;PyZ?Z;
template < typename T > 9F;S+)H4
struct ref q|)Q9+6$+
{ ]+H?@*b`
typedef T & reference; V84*0&q