一. 什么是Lambda !R74J=#(
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T%kKVr
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, <1
S+'
_s*!
t
ra]:$XJ5=a
%K?iNe
class filler .fEwk
{ Ukc'?p,*
public : jn$j^51`C
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} wWTQ6~Y%d
} ; n'?4.tb
"U{,U`@?
r1G8]a gO
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: 4\ FP
|'<vrn
xl8#=qmCD
5mavcle{4r
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); sLi*SR
3u_oRs
b@6:1x
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c4 5?St
4UD' %}>y
.E$q&7@/j
2h)8Fq_"
二. 战前分析 BSKEh"f
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。 skR,-:"8
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 RM,'o[%
> rw"Rd'
OR;&TbWF(R
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); _R74/|
/* --------------------------------------------- */ p+[}Hxx=
vector < int *> vp( 10 ); u s`}
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U
Du~2%
/* --------------------------------------------- */ HN68!v}C|
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); cy3M^_5B<
/* --------------------------------------------- */ fK_~lGY(
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); SA+d&H}Fc
/* --------------------------------------------- */ 6V2j*J
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); B\[-fq
/* --------------------------------------------- */ 3gc"_C\$
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); %ek"!A
h<Wg 3o
,QvYTJ{
F\LsI;G
看了之后,我们可以思考一些问题: TatMf;?h&
1._1, _2是什么? KO&:06V{
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。 l.oBcg[
2._1 = 1是在做什么? -B9S}NPo
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。 q-
:4=vkn
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。 yW("G-Nm
d}-'<Z#G
xNX'~B^4d
三. 动工 j"hASBTgp
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TQJF+;%
t',BI
v=p0 +J>
,|pp67
template < typename T > t$ZkdF
class assignment M&yqfb[
{ J=*K"8Qr
T value; )GJP_*Ab
public : Qh-4vy=r
assignment( const T & v) : value(v) {} m7m
\`;
template < typename T2 > tD-gc''H
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } _whF^g8
} ; |<(t}}X
XLb0
9;
tjxvN 4l
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C:GvP>
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Qq3fZ=
`6F+Rrn
w$>3pQ8d
z+/LS5$
class holder }OrYpZob
{ /DO'IHC.o
public : UX_I6_&
template < typename T > zfjw;sUX
assignment < T > operator = ( const T & t) const 3LW[H+k
{ >a=d;
return assignment < T > (t); >^3zU
} >nry0 ;z0,
} ; "EH,J
l^r' $;<m
Mr*|9h
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: S$O,] @)
+(mL~td01
static holder _1; dJl^ADX[@
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ({M?Q>s
%
{Q-8w!
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); !8$RBD %
而不用手动写一个函数对象。
YqU/\f+
JJ5C}`(
frqJN
z*LiweR-
四. 问题分析 cNj*E
=~;
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。 io4aYB\
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。 &Rp"rMeW
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -t4
[oB
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1TRN~#ix
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [/ohk&
*48IF33&s
五. 问题1:一致性 SRCOs1(EK9
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?| 0M8.U
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &+r4
El6bD% \G
struct holder g$3>~D
{ >}SRSqJu
// JD~a UB%
template < typename T > &71e5<(dG
T & operator ()( const T & r) const (F8AL6
{ n93zD*;5
return (T & )r; 6[?}6gQ
} sX:lE^)-z
} ; XnXb&@Y
1V%'.l9
这样的话assignment也必须相应改动: Wsm`YLYkt!
bGv4.:)
template < typename Left, typename Right > p4>,Fwy2
class assignment CLN+I'uX0
{ %S#WPD'Y
Left l; Hr
}k5'
Right r; ow.6!tl0=h
public : x~/+RF XF
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <4mQ*6
template < typename T2 > g:gB`8w?
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ^\wl2
} ; inF6M8
A1
n}J^6:1
同时,holder的operator=也需要改动: daX*}Ix
\##`pa(8
template < typename T > +v15[^F
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Q2\
{ [rdsv
return assignment < holder, T > ( * this , t); G;]:$J
} _N'75
)|]Z>>%t
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。 )+Y&4Qu
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hI~SAd
,#A
!k<:k
"7
return l(rhs) = r; ]rW8y%yD
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。 AS;.sjgk
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G|9B)`S
+R[4\ hC0Y
template < typename Tp > J_xG}d
class constant_t T:!MBWYe |
{ 509Q0 [k
const Tp t; z[&s5"
public : _Bk
U+=|J
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )saR0{e0N
template < typename T > Q$=*aUU%G
const Tp & operator ()( const T & r) const }<[Db}?9
{ +LzovC@^
return t; `6Hf&u<
} 97!5Q~I
} ; xl]
;*&
=B(mIx;m
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 G6O/(8
下面就可以修改holder的operator=了 9L)L|4A.l
I/p]DT
template < typename T > ixw(c&gL
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const % vS8?nG
{ 8tQ|-l*
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); F2>%KuM
} d6.}.*7Whc
s AE9<(g&@
同时也要修改assignment的operator() )=H{5&e#u
S,vu]?-8
template < typename T2 > (pYYkR"
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } H(qm>h$bU
现在代码看起来就很一致了。 :vQM>9l7
0Nr\2|
六. 问题2:链式操作 WE.Tuo5L
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5$Kf]ZP
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。 T*P+Fh"
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。 wO!u!I
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。
BGqa-d
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CC8k&u,
aRwnRii
template < typename T > {Y_Nj`#BT
struct result_1 (9GbG"
{ ./w{L"E
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R6@uM<