一. 什么是Lambda `TqSQg_l
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `(y(w-:W1
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, @exey
oih5B<&f#
dIweg=x
t:~t@4j}
class filler TA18 gq
{ LwqC~N
public : "d/s5sP|S
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} jR ~DToQ
} ; {Bvj"mL]j
F?+3%>/A@
{BBw$m, o
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: gbBy/_b
W[bmzvJ_X
!\ND(
V)M1YZV{
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); #U7_a{cn"M
)P&9A)8
Ue:z1p;g
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Lz9#A.
&Nl2sey
\5
pu|2u
5E\#%K[
二. 战前分析 +YY8h>hj
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zR6siAV9
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qZk'tRv
hi2sec|;<
klOp ^w
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); D0G-5}s`
/* --------------------------------------------- */ eitu!=u
vector < int *> vp( 10 ); b8KsR=]4I
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |f( ~@Q:
/* --------------------------------------------- */ |k 2" _
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); )+y G+
/* --------------------------------------------- */ 8;P2A\X
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); ^>&k]T`
/* --------------------------------------------- */ NUJ~YWO;
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); Wl"0m1G
/* --------------------------------------------- */ mdih-u(T|
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ITJ q
!c W[G/W8
k_|^ kdWJ
-cF'2Sfr
看了之后,我们可以思考一些问题: W_M'.1 t
1._1, _2是什么? zoDZZ%{
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [U
=Uo*
2._1 = 1是在做什么? PaB!,<A
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *4Fr&^M\
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -4#2/GXNO
^n.WZUk
^H'a4G3
三. 动工 EpPf_ \o
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^)yTBn,
G* b2,9&F
gYAF'?
i8X`HbmN
template < typename T > ;Q0bT`/X
class assignment =1;=
{ @ez Tbc3
T value; K ?$#ntp
public : #C*8X+._y
assignment( const T & v) : value(v) {} !LM<:kf.|
template < typename T2 > .0HZNWRtb
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } {04"LAE
} ; ygZ #y L
eLD?jTi'
X<OSN&d
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #.B"q:CW*P
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =nUW'
*!e(A ]&
<-Bx&Q
&<'n^n
class holder yR~-k?7b
{ i7[uLdQ
public : 1t[j"CG(o
template < typename T > :VmHfOO
assignment < T > operator = ( const T & t) const &uP~rEJl+
{ [=O/1T
return assignment < T > (t); rqv))Zo`
} {l_{T4xToB
} ; qbrp P(.
c,so`I3rI
u$%t)2+$4
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _(J&aY\
s &Dg8$
static holder _1; W{z.?$SH
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 G6VF>2
&<zd.~N"
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); qQ\Y/}F
而不用手动写一个函数对象。 %6Q4yk
3X9b2RY*L/
b[z]CP
jVLA CWH
四. 问题分析 ly% F."v
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。 ob+euCuJ
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。 f>'Y(dJ'W
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 01!s"wjf
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V)Z70J<'
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d]9U^iy
Bwr3jV?S
五. 问题1:一致性 Z\[N!Zt|
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]^H&
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 80A.<=(=.
[ dtbkQt,c
struct holder =to=8H-
{ !=;XBd-
// aA7=q=
template < typename T > W\1i,ew>
T & operator ()( const T & r) const f%5zBYCgC
{ XC{eX&,2x
return (T & )r; \~P=U;l=pO
} Lb LiB*D#s
} ; MO;X>D =
e1//4H::t
这样的话assignment也必须相应改动: A+@&"
rt
JtK6t
template < typename Left, typename Right > H>r!i4l
class assignment 3_JCU05H}
{ 9rh}1eo7
Left l; hdTzCfeZ5@
Right r; %;#^l+UB
public : cj11S>D
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iy""(c
template < typename T2 > :JlP[I
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 6TP7b|
} ; 4Llo`K4
lKk/p^:
同时,holder的operator=也需要改动: Q)"A-"y
&.TTJsKG h
template < typename T > U%0Ty|$Y
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const gGfoO[B
{ x8GJY~:SW
return assignment < holder, T > ( * this , t); 9Fn\FYUq
} !8`3GX:B_
SkU9ON
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 V I%
6.6D
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j,]Y$B
RK w$- 7O
return l(rhs) = r; UGK*G y
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 %`Z!4L
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: P2Vg 4
f6$b
s+oP
template < typename Tp > q -8t'7
class constant_t 3Hf0MAt
{ iR"N13
const Tp t; ;c$ J=h]
public : .k,YlFvj
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O12eH
template < typename T > g+X}c/".
const Tp & operator ()( const T & r) const k4 F"'N
{ Cu6%h>@K$
return t; $1SUU F\.
} TX
} ; p,"g+ MwP
$ImrOf^qt
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 aMTu-hA
下面就可以修改holder的operator=了 J=/5}u_gw
Yup3^E
w&
template < typename T > r&FDEBh
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const T
Q,?>6n
{ ?IpLf\n-
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); (W}bG>!#Q8
} >rvQw63\
CirZ+o
同时也要修改assignment的operator()
D= 7c(
>t7x>_~
template < typename T2 > $tl\UH7%2
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } F:a ILx
现在代码看起来就很一致了。
W%\C_
av~5l4YL
六. 问题2:链式操作 =FD;~
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B5$kHM%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。 itMg|%B%
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。 D_Bb?o5
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。 g:EVhuK
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hJPlq0C
fDSv?crv
template < typename T > 0]4(:(B
struct result_1 bJD;>"*
{ &\_iOw8
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -44l^}_u
} ; j)q\9#sI/(
&4_qF^9J
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: i&n'N8D@
/t(C>$ }p
template < typename T > mx=BD'
struct ref vhhC>
7
{ h yv2SxP*
typedef T & reference; 2PG [7u^
} ; "Iix
)Ue
template < typename T > g&{9VK6.
struct ref < T &> =z8f]/k*>
{ i7ly[6{^pr
typedef T & reference; VH:]@x//{
} ; Od|$Y+@6
mml
z&h
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .aflsUD
:<|<|qJWo
template < typename T > 3)RsLI9
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vY_-Ranj#.
{ ZWS`\M
return l(t) = r(t); W|o'&
} N
8-oY$*
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。 D|.ic!w'
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &