一. 什么是Lambda g!$!F>[
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]+|~cRQ9I
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Ge-CY
4wID]bKM
5mJ JU
GNXHM*~
class filler 6l5:1|8b,!
{ As 3.Q(#Z
public : LQ(yScA@
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 1<BX]-/tP
} ; &<wuJ%'>)Z
QW$G
oFy=-p+C
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: FME3sa$
>TOu|r
^* J2'X38I
S0~2{G"v
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); =U #dJ^4P
m@"QDMHk.
#JgH}|&a$
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W%T>SpFl
OK{quM5
tSVc|j
qQA}Z*(m
二. 战前分析 k5D%y3|9
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。 (@%gS[]
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 V.O(S\
xl6,s>ob
7![,Q~Fy
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); M,/mE~
/* --------------------------------------------- */ o*DN4oa)
vector < int *> vp( 10 ); \@8+U;d
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z.GMqW%B
/* --------------------------------------------- */ K8>zF/# +
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); u+'tfFds&
/* --------------------------------------------- */ IPgt|if^
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); .QA }u ,EN
/* --------------------------------------------- */ \hBG<nH{0
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); NdL,F;^
/* --------------------------------------------- */ 62 O.?Ij
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 7B!xT2{T
i\KQ!f>A
7NDr1Z#B6V
jUSmqm'
看了之后,我们可以思考一些问题: Y( 3Bp\6
1._1, _2是什么? <F}_ /q1
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。 RoU55mL
2._1 = 1是在做什么? A%`[mc]4#
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。
k\WR ]
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。 zUKmx y@
G'6@+$ppS
|&FkksNAl\
三. 动工 wQe_vY
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X:6c}p%,!
7(qE0R&@
W_kHj}dj,p
kPVO?uO
template < typename T > a4XU?-sUh
class assignment @xbQ Ye%J
{ A9wh(P0\
T value; OY:,D
public : Zn
''_fjh
assignment( const T & v) : value(v) {} 5[A@gw0u
template < typename T2 > .v$D13L(o
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } N'g>MBdI
} ; c2&q*]?l;
lEhk'/~
R $&o*K`?
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *Eo?k<:zPm
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment byTh/ H
i(iXD
"f "6]y
0URji~?|x
class holder F )W:
{ !{^PO<9
public : S4G^z}{_
template < typename T > @7?#Y|`
assignment < T > operator = ( const T & t) const DpUbzr41+k
{ #7MUJY+
9
return assignment < T > (t); ;j^H)."A\
} cUvz2TK
} ; .ox8*OO<
%d?cP}V
.7l&1C)i
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *g6n
P%#<I}0C
static holder _1; EJsM(iG]~M
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .w0s%T,8}^
s;3= {e.
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); M7@2^G]p
而不用手动写一个函数对象。 ^~3SSLS4"
r]b_@hT',
3+ @<lVew6
tD+9kf2
四. 问题分析 =zKhz8B(
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ApAO/q
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 :E:38q,hG
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (H
->IV
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 C!fMW+C@
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BFo5\l:q8
/7}It$|nhy
五. 问题1:一致性 [[;e)SoA
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?| go'-5in(
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Mdl{}P0)
maXG:l|
struct holder ;4.!H,d
{ T[j#M+p
// ZuS0DPS`L
template < typename T > `NgAT
3zq
T & operator ()( const T & r) const nv@8tdrc
{ ~c %hWt
return (T & )r; hM{{\yZS
} Uc@Ao:
} ; =y0C1LD+
B2C$N0R#
这样的话assignment也必须相应改动: {\c(ls{
J2'Nd'
template < typename Left, typename Right > Yy)tmq
class assignment `/EGyN6X
{ w+1|9Y
Left l; A^)?Wt%*
Right r; 0V'nK V"|
public : z@B=:tf
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fsif6k=4
template < typename T2 > rvXWcu -"
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
">y%iE
} ; 2vAQ
=o& >fw
同时,holder的operator=也需要改动: K':K{ee>
o]; [R
template < typename T > ;#oie<
Vit
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Q\
U:~g3
{ 6WU(%
return assignment < holder, T > ( * this , t); !f&Kf,#b`
} :=wTvz
}j*KcB_
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 N6 (
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (^u1~1E 5
(`sH3&Kl
return l(rhs) = r; "CUty"R8
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1n:8s'\
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?<(m
5Al7
w8Sp<6*
template < typename Tp > ni<A3OB
class constant_t E}40oID
{ /4`
0?/V
const Tp t; ev#;t@^
public : @+ BrgZv`
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -3;*K4z$/
template < typename T > V-Cv,8
const Tp & operator ()( const T & r) const d*~ICir7
{ G-?d3n
return t; |aT| l^2R@
} UG'9*(*
} ; XVvK2(
5ZMR,SZhC
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 11<KpxKpk
下面就可以修改holder的operator=了 Bh=u|8yxc
}T%}wdj
template < typename T > nIU 6h
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 1rkE yh??
{ B:!W$<
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); Z(Bp 0a
} V{^!BBQ
XI22+@d6
同时也要修改assignment的operator() ]K/DY Do-
],Rd ySN&
template < typename T2 > }lfnnK#
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } dVsE^jsL
现在代码看起来就很一致了。 $D}{]MN.
/XhIx\40l
六. 问题2:链式操作 =u+d_'P7-R
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2UFv9
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 F@<CsgKB-
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ad:&$
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。 49w=XJ
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ee3hG2d`
%oq[,h
<X
template < typename T >
*X,
/7C
struct result_1 @ ]/AjjLt
{ A9kzq_3
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Zxbo^W[[
} ; #1c_ev H
Vv8jEZ8
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: V( -mD
*{yK
8
template < typename T > {6~l$
struct ref ^d~1E Er
{ Pri`K/
typedef T & reference; 4Rvf
} ; Oh'Y0_oB>
template < typename T > %7gkNa
struct ref < T &> ,{LG4qvP
{ av$/Om:
typedef T & reference; h3Q21D'f
} ; [&nh5|f
~R&;v3
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t| 'N+-T3
|j VM&R2s
template < typename T > 82]vkU
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const k5C@>J
{ ~Q>_uw}g#
return l(t) = r(t); .F(i/)vaq|
} ^1L>l9F
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。 ])Qs {hs~s
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |"9 #bU
i}o[- S4
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 ]@0NO;bK>F
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :P@rkT3Q t
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4y5UkU9|
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )JNSZB
最后的布局是: Ldl5zc
Add y!!E\b=
/ \ E
Kz'&