一. 什么是Lambda ?IKSSe#,
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 jL
}bGD
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, m\4V;F
;Y6XX_
f9" M^i
:U6"HP+?g-
class filler -0QoVGw
{ b^*9m PP
public : {7kJj(Ue
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} fH-fEMyW
} ; @q98ac*{
9nM_LV
IhIz 7.|
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: %DK0s(*w0
zBQV2.@
wMW."gM|
u|ph_?6o
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 1zGD~[M
Oe)d|6=
&kR*J<)V
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8t1XZ
j*.K|77WHj
O'm5k l
)j/2Z-Ev:W
二. 战前分析 x0KW\<k
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。 Ulf'gD4e
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 3`JLb]6
m4 k:uk7N
<y
S|\Z|
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ^n?`l ^9c$
/* --------------------------------------------- */ =JkPE2mU
vector < int *> vp( 10 ); diz=|g=w
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Wbq0K6X
/* --------------------------------------------- */ 1fK]A*{p
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); 43VBx<"
/* --------------------------------------------- */ `!udU,|N
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); @A5'vf|2;.
/* --------------------------------------------- */ _VUG!?_D$5
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); qa\e`LD%Y
/* --------------------------------------------- */ U<YcUmX
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); tx*L8'jlN
JdM0f!3
rAn:hR{
F@tfbDO?
看了之后,我们可以思考一些问题: _xefFy
1._1, _2是什么? 9\zasa
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 &E]<dmR
2._1 = 1是在做什么? %eE0a4^".
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 tD~
nPbbB
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ( <e q[(
]
6X;&=H
t/wo
G9N
三. 动工 tEN8S]X
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0!Vza?9
aw923wEi
kl~)<,/@
UkTq0-N;2
template < typename T > th1;Ym+Ze
class assignment z/I\hC9i
{ %lnVzGP
T value;
Ki\\yK
public : j|KjQ'9
assignment( const T & v) : value(v) {} 8.!+Hm4
template < typename T2 > Ud_7>P$a
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } I}jem
} ; ~.<QC<dN
kSpy-bVn
r)
u@,P
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *)(S}D\94
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eJ%b"H!
\8Hs[H!
M
ZAz= )-
S}b^_+UbP
class holder {E;oirv&
{ ri`;
public : *mJ\Tzc)
template < typename T > 64L;np>
assignment < T > operator = ( const T & t) const 7>E>`Nc6
{ Kqz+:E8D
return assignment < T > (t); @<jm+f"MP
} !(F?Np Am
} ; 9Tg
k=
iG ,z3/~v
^@C/2RX!
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: aXyFpGdb9
A+MG?k>yg
static holder _1; -q]5@s/
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <t&Qa~mA
b/w5K2
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); zIA)se
Js
而不用手动写一个函数对象。 SajG67
L)n_
Q
TVM19)9
<N:)Xf9`
四. 问题分析 S,s#D9NU
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。 uznYLS
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。 8B(=Y;w
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D$AvD7_
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1u8hnG
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4?fpk9c{2
O I0N(V
五. 问题1:一致性 'T|EwrS j
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0v,fY2$c
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zM(-f|wVI)
>V>`}TIH
struct holder AQ?;UDqU
{ t#VX#dJ
// #N$\d4q9
template < typename T > m^~5Xr"
T & operator ()( const T & r) const (HXKa][T
{ .Y0O.
return (T & )r; UcKVLzKs
} MH|F<$42
} ; l;rA}?,.^
^?2zoS#iw
这样的话assignment也必须相应改动: gBO,
kLF~^/
template < typename Left, typename Right > 8Vjv #pm
class assignment WH"'Ju5}
{ W'~s
Left l; D59q/@
Right r; UpPl-jeT
public : C+t0Zen
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O')=]6CQ*
template < typename T2 > h;#046-7
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } psse^rFg
} ; J(K/z,4h
764eXh
同时,holder的operator=也需要改动: /1p5KVTKv
Uq @].3nf
template < typename T > *kpP)\P
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const !x:{"
{ U[2;Fkapi
return assignment < holder, T > ( * this , t); /i dI-
} eso-{W,D
,zuS)?
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。 "TP~TjXfq
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o:&8H>(hn]
xkRS?Q g
return l(rhs) = r;
iDx(qdla
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。 pN)x,<M)
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <CB%e!~.9
+!W:gA
template < typename Tp > Wx8:GBM$2
class constant_t k&uh
{ gKcBx6G
Q
const Tp t; j{'_sI{{
public : JS/ChoU
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g\?v 5
template < typename T > Lyf5Yf([-
const Tp & operator ()( const T & r) const t%G.i@{pkp
{ f _$hK9I
return t; x[$KZGK+GL
} /E2P
} ; Sa%%3_&
v%c/eAF
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7M
_
mR Vh
下面就可以修改holder的operator=了 G'u[0>
mr/?w0(C
template < typename T > _VRxI4q
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const *N4/M%1P
{ 5|~nX8>
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); 6K )K%a,9
} AE+BrN
+"2
ul~6zBKO
同时也要修改assignment的operator() =|``d-
V?'p E
template < typename T2 > \<(EV,m2
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } n$XEazUb0N
现在代码看起来就很一致了。 V9SL96'[I
S-}c_zbl;
六. 问题2:链式操作 M 87CP=yc
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?hGE[.(eh]
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。 N UvVhy]{
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。 #rF`Hk:
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。 _WvVF*Q"k
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M)!"R [V
$./aKJ1B
template < typename T > 7G^Q2w
struct result_1 *r[V[9+y-D
{ y2#"\5dC
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0;@>jo6,!
} ; k7Qs#L
(_!I2"Q*
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9) ,|h
{aq)Y>o5:T
template < typename T > #R:&Irh
struct ref m<)`@6a/
{ +p63J
typedef T & reference; (&Jo.
<
} ; (CRx'R
template < typename T >
j5Da53c#^
struct ref < T &> 4_iA<}>|
{ B
@QWr;
typedef T & reference; AX$r,KmE
} ; LEeA ,Y
=cZ24I
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Axns
S<NK!89
template < typename T > SepwMB4@
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bEj}J_#
{ #+p-
return l(t) = r(t); P`{$7ST'Hh
} W90!*1
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。 J9!/C#Fm
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $/C1s"C@O
yU&