一. 什么是Lambda H
gNUr5p
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y hLtf(r
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, /gy;~eB01
(:+IS
W
h,140pW
1V+1i)+
class filler -ZQ3^'f:0J
{ @aCg1Rm
public : >w
j7Y`
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} y13=y}dyDH
} ; O|y-nAZgU
{k?Y:
FN,0&D}`
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: W]2;5`MM
s7xRry
~g|e?$j
h%=b"x
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); xA!o"VZPq7
Z(as@gjH
`t!iknOQ$
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 aGpRdF1;!
niy@'
4#2iL+
@z/]!n\~
二. 战前分析 i6`8yw
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。 _&(ij(H
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 87<y_P@{
mnmwO(.
oN `tZ;a
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); sgX}`JH?z
/* --------------------------------------------- */ w,}}mC)\*
vector < int *> vp( 10 ); n"FOCcTIs
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7vj[ AOq3l
/* --------------------------------------------- */ f6|3|
+
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); &g& &-=7)
/* --------------------------------------------- */ =l7LEkR
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); sM5 w~R>Y
/* --------------------------------------------- */ TdQ^^{SRp
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); r]HLO'<]
/* --------------------------------------------- */ !%s7I^f*
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); Z:/S@ry
Qgx~'9
W^=89I4]
$\^]MxI
看了之后,我们可以思考一些问题: \o
% ES
1._1, _2是什么? r`B+ KQ4
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Tl%4L%
bE
2._1 = 1是在做什么? LWQ BGiJj
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #[KwR\b{:+
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :T{or-
8dA/dMQ
GrQl3 Xi
三. 动工 8V|-BP5^
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: jQ^Ib]"K
HJcZ~5jf
>8JvnBFx=
OT *W]f
template < typename T > .ERO*Tj
class assignment 2~`dV_
{ c=b\9!hr_E
T value; ^_=0.:QaW
public : GUp51*#XR
assignment( const T & v) : value(v) {} ;XtDz
template < typename T2 > ]cA~%$c89s
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } wcL0#[)
} ; ~o2{Wn["
% qE#^ U
=0f8W=d:Vr
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {a_L
/"7
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ):|)/ZiC'
?Jr<gn^D
/N^+a-.Qd
u?J(l)gd
class holder `nM4kt7
{ _$cBI_eA7
public : HkV/+ {;S~
template < typename T > KJ#c(yb9zR
assignment < T > operator = ( const T & t) const 8n:D#`K
{ 5Y&@
:Y
return assignment < T > (t); xeH#)QJt
} l|fd,
} ; A+}4N%kh
*FE<'+%
[ho'Pc3A<
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: Z*QRdB%,
N-Z 9
static holder _1; (\I =v".
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }I10hy~W
B~ez>/H^
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 'H9~rq7
而不用手动写一个函数对象。 :Aa^afjJw
>lj3MNSH
$_ i41f[
T*ic?!
四. 问题分析 c"$_V[m
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。 A+l"
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-ou ;S3s
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bc"N
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 POG5x
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'oEmbk8Hg
$+);!?^|:
五. 问题1:一致性 ie,{C
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 950b9Vn&
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `^}9= Q'r
B>mQ\Q
struct holder z? aDOh
{ @gj5'
// (BGipX4
template < typename T > w}i.$Qt
T & operator ()( const T & r) const >6dgf`U
{ Sce9R?II
return (T & )r; Zk[#BUA
} o&O!Ur
} ; `2oi~^.
`WT7w']NT
这样的话assignment也必须相应改动: w&gHmi
hJ@nW5CI
template < typename Left, typename Right > +W1rm$Q
class assignment k8JPu"R
{ 9x1Dyz 2?F
Left l; q ^gEA5
Right r; H:_`]X"
public : O(d'8`8
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L; ~=(
template < typename T2 > pi{ahuI#_o
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } +
ThKqC_
} ; 72 6y/o
)/JC.d#
同时,holder的operator=也需要改动: a=O!\J
6p@ts`#
template < typename T > %xRS9A4
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ^n]s}t}csV
{ lrzW H0Q
return assignment < holder, T > ( * this , t); 3{l"E(qqZ
} 0{yx*}.
iI1t
P
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ame%:K!t
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^:j$p,0e*S
&M!:,B
return l(rhs) = r; Xy{+=UY
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。 uE$o4X
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Sf8d|R@O
E(8g(?4
template < typename Tp > vn<S"
class constant_t cjXwOk1:s
{ Ydx5kUJV<
const Tp t; ;k8}D*?8
public : }0(
Na
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cOQy|v`KD,
template < typename T > 9 ?8`"v
const Tp & operator ()( const T & r) const 3^Zi/r
{ -,dQ&Qf?
return t; dq(x@&J
} H.L@]~AyL
} ; `{Jb{L@f
0FOf *Lz
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $#r(1 Ev
下面就可以修改holder的operator=了 1N+#(<x@,
hqPn~Tq
template < typename T > q*OKA5
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const J.nq[/Q=
{ q~n2VU4L*
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ? la_ +;m
} f#5JAR
J%)2,szn0
同时也要修改assignment的operator() w%;'uN_
.D.Rn/
template < typename T2 > l5FQ!>IM
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } umzYJ>2t
现在代码看起来就很一致了。 SOmn2
}
|BW,pT
六. 问题2:链式操作 S2)S/ nf
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _ LNPB$P
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。 7;NV
1RV
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。 ^&iV