一. 什么是Lambda sFPh?
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '/s/o]'sUd
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, eN'b"_D
B='(0Uxy-
:*M2@
.unlr_eA
class filler hwQrmVwvP
{ PYwGGB-
public : !<&To
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} *V_b/Vt
} ; ki'<qa
)EK\3q
qgs:9V
xF
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: ai<K6)
[{0/'+;9
HHerL%/
|['SiO$)
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); \j<aFOT(
vjVa),2
_H@8qR
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TtrV
-X>L
E9 w"?_A)
wHZ(=z/q
9e7):ZupO
二. 战前分析 _&N:%;9uD
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 M96Nt&P`
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 u/CR7Y
-
i{1h"
tiy#b8
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); k~2FlRoC^
/* --------------------------------------------- */ I-Q(kWc
vector < int *> vp( 10 ); vl!o^_70(
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]M 2n%9
/* --------------------------------------------- */ 9 ge'Mo
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); /IG3>|R
/* --------------------------------------------- */ E*yot[kj
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 );
]D^zTl3=q
/* --------------------------------------------- */ F ~e}=Nb
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); S^N{=*
/* --------------------------------------------- */ @.=2*e.z|b
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); *c(J4
8/}S/$
P
V9q=
-j^G4J
看了之后,我们可以思考一些问题: ti<;>P[4
1._1, _2是什么? !95Q4WH-@
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。 bWZ
oGFT
2._1 = 1是在做什么? A&d_!u>
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#2b3}(,
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。 CX 7eCo
QZ5%nJme_
()fYhk|W
三. 动工 {\VmNnw
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SIzA0
C@MJn)$4
xw*/8.Md6f
OYOczb]
template < typename T > m xy=3cUi
class assignment R?] S<Z
{ (OG>=h8?
T value; S+pm@~xe
public : 'l1cuAP!+
assignment( const T & v) : value(v) {} `
kZ"5}li
template < typename T2 > s="cg0PD
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } P!/:yWd
} ; rjH W
&qV_|f;
i;#AW($+a
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v8THJf
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hw&~OJeo
aVn+@g<.
]r1Lr{7^S
>kV=h?]Y
class holder Csm23QLsg)
{ ^p~ 3H
public : C2?p>S/q
template < typename T > peU1
t:k?
assignment < T > operator = ( const T & t) const M,eq-MEK
{ jAD{?/RB}
return assignment < T > (t); %U$%x
} &wB?ks
} ; ulXe;2
=!2(7Nr
WtbOm
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ld'Aaxl&
h{Y#. j~aS
static holder _1; LYS[qLpf
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1L.yh U\
}/z\%Y
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); oz?6$oE(bt
而不用手动写一个函数对象。 oFS)3.
jF%l\$)/
7A>glZ/x
G;bE_O
四. 问题分析 v:Z.8m8D
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。 qCYXkZ%`
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。 q*{Dy1Tj
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CA ,0Fe3
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z65]|
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a.g:yWL\
2a:JtJLl
五. 问题1:一致性 q0QB[)AP
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?| "ZFK-jn/
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 24/ ^_Td
s&WHKCb
struct holder )V*V
{ Qtn%h:i
S~
// V|bN<BYJ
template < typename T > nK|WzUtp
T & operator ()( const T & r) const l050n9#9p
{ [
f`V_1d3
return (T & )r; V$<5`
} fwi(qx1=}
} ; 9!oNyqQ
Zae$M0)
这样的话assignment也必须相应改动: -AxO1
qO
[P746b_\e
template < typename Left, typename Right > E14Dq#L
class assignment fP:g}Z
{ 3.s.&^
Left l; uvf}7
Right r; YV>]c9!q
public : 4>W ov
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @s;qmBX4
template < typename T2 > J.QFrIB{]+
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } Do5)ilt
} ; ]J7.d$7T
8z
h{?0
同时,holder的operator=也需要改动: Th)Z?\8zk
W{(q7>g
template < typename T > .0>2j(
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const <) \
{ u4a(AB>S
return assignment < holder, T > ( * this , t); ("B[P/
} |[}!E/7>b
h+7THMI
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。 N8^AH8l
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 xMu[#\Vc
Q5H!
^RQm
return l(rhs) = r; 8vLaSZ="[
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。 {FU,om9
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e$3{URg
a.yCd/
template < typename Tp > @Js^=G2
class constant_t r#%z1u
{ vP{22P
const Tp t; i/%+x-#
public : =k\V~8XZ
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?(4E le
template < typename T > |aovZ/b4
const Tp & operator ()( const T & r) const AD=vYDR+
{ 0//?,'.
return t; u2G{I?
} aIl}|n"
} ; i0y^b5@MOb
Pu=,L#+F N
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Is $I;`
下面就可以修改holder的operator=了 8i=c|k,GL.
ju-tx
:
template < typename T > + S^OzCGk
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const kIlc$:K^
{ ebSG|F
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); Ip0~
} +y$%S4>0tp
x9s7:F
同时也要修改assignment的operator() .m&JRzzV
em+dQ15
template < typename T2 > NT6OGBl&
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } q*|H*sS
现在代码看起来就很一致了。 _qq> 43
.S l{m[nV8
六. 问题2:链式操作 78}QaE
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *oC],4y~D
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。 5v f?E"\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。 <,r|*pkhp~
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。 }Ss]/_t
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =r3 %jWH6
7<<-\7`
template < typename T > Li jisE
struct result_1 $?.0>0,<
{ i|]Kw9
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '@$YX*[
} ; (aAv7kB&
PgeC\#;9
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: -bN;nSgb
INi9`M.h
template < typename T > qgT~yDm
struct ref b) k\?'j
{ 9w^lRbn
typedef T & reference; E<j}"W$a
} ; TY(B]Q_o
template < typename T > )U?Tmh
struct ref < T &> RObo4
{ *&f^R}O
typedef T & reference; *Kpk1
} ; $>PXX32
SXYH#p
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 81gcM?
>MuI-^3
template < typename T > pO^PkX
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const O%g
Q
{ YP^=b}
return l(t) = r(t);
PTU_<\
} F/ZB%;O9
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。 y9K U&