一. 什么是Lambda ^?(A|krFg
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hN$6Kx>{
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ^ Afq)26D
|&WeXVH E
7. 9n
;|e {J$
class filler qYc]Y9fi
{ jftoqK-
p
public : \k_0wt2x1
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} :<4:h.gO8
} ; FW(y#Fmqs
rVq=,>M9
T1c2J,+}R
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: 4A.ZMH
C,+6g/{
nJ |O,*`O
8P.UB{QNe
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); X6%w6%su5
v;AMx-_WH
]W3D4Swq
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kxp$Nnk
'CsD[<
7F.t>$'
U8kH'OD
二. 战前分析 !tBNA
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。 7
N+;K0
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 5fPYtVm
12v5*G[X
2KMLpO&De
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); |5S/h{gq
/* --------------------------------------------- */ =XsdR?C
vector < int *> vp( 10 ); m{Jo'*%8f
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nw[DI%Tp
/* --------------------------------------------- */ R X:wt
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); LS@[O])$'
/* --------------------------------------------- */ 9B")/Hz_
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); IO~d.Ra
/* --------------------------------------------- */ K <7#;
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); \]=qGMwFs
/* --------------------------------------------- */ ork/:y9*y
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); |2(z<b&y=
AYHB?xOpR
4Waot
^:W.R7|
看了之后,我们可以思考一些问题: !/, 6+2Ru
1._1, _2是什么? +c#:;&Gs
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。 eYBo*
2._1 = 1是在做什么? [RG&1~
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。 a(&!{Y1bt
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。 De,4r(5
@=q,,t$r
e|u|b
三. 动工 5f2ah4 g
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cMOvM0f
:#v8K;C
&x19]?D"+
'{WYho!
template < typename T > FU/yJy
class assignment ",	
{ d)`XG cx{=
T value; "H\'4'hg
public : 0o2o]{rM{2
assignment( const T & v) : value(v) {} `'9Kj9}
template < typename T2 > @sv==|h
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } H S/1z
} ; |4//%Ll/
g9(zJ
JViglO1\
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t]LCe\#
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z)Y--`*
2MwRjh_
Z#YkAQHv5
4} uX[~e&
class holder #=/eu=
{ Y,K): ~T
public : $by-?z((
template < typename T > ^! /7
assignment < T > operator = ( const T & t) const l4u@0;6P
{ 6+"P$Ed#i
return assignment < T > (t); -G&>b
D
} +RS>#zd/=
} ; Q>[*Y/`I
R<
@o]p
e:}8|e~T
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: ?P4@U9i
-IhFPjQ
static holder _1; +%(iGI{
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c7T9kV8hS
Gb+cT
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); $,"{g<*k;
而不用手动写一个函数对象。 3`_jNPV1
*A}QBZ
2Cn^<(F^4I
[ C d"@!yA
四. 问题分析 ^ a%U *>P
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 V3baEy>=z
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (.\GI D+i
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6$[7t?u
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wJ-G7V,)
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Rro|P_
3nv7Uz
五. 问题1:一致性 k^AI7H
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?| iK{q_f\"
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 2f\;#-
jq(3y|6,
struct holder CBdSgHA3>
{ Vt{C80n&N
// !
{lcF%
template < typename T > =
aSHb[hO
T & operator ()( const T & r) const epa)ctS9
{ qQN&uBQ[
return (T & )r; eIc~J!?<&V
} {H s""/sb
} ; 7?j$ Lwt
BX$t |t;!m
这样的话assignment也必须相应改动: Y W_E,A>h
<$Q\vCR
template < typename Left, typename Right > M>J8J*
class assignment Ge$cV}
{ X&DuX %x0
Left l; |8}f
Right r; ie+&@u
public : *>%34m93
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gxfw!aF~
template < typename T2 > TN3, \qgV
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } c.jq?Q k
} ; Va Z+TE
s`Fv!
同时,holder的operator=也需要改动: lM Gz"cym
B'6^E#9
template < typename T > eU_|.2
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const fEc}c.!5
{ a%f{mP$m
return assignment < holder, T > ( * this , t); on(P
} , M$*c
%~P]x7%|
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。 >|SB]'C|
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .E!7}O6
M`\c'|i/
return l(rhs) = r; '"QC^Joz
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。 [^ck;4q
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !OM9aITv[
GyJp!
xFB
template < typename Tp > I$0`U;Xd
class constant_t Mh'QD)28c
{ wqBGJ
const Tp t; LA$uD?YA
public : 1Lwi?~!LI
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0K7]<\)
template < typename T > zNRoFz.
const Tp & operator ()( const T & r) const lqAU5K{wQ
{ K1uN(T.Ju
return t; A@*P4E`xp
} w_G/[R3
} ; G;615p1
8
W8ahG}
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 iQ*JU2;7t
下面就可以修改holder的operator=了 d+~c$(M)
vIG8m@-!&;
template < typename T > n"Ec %n
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const vq_W zxaG
{ h*)spwF-
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ?
Ldw\
} mU:C{<Z
g#`(&
k
同时也要修改assignment的operator() qRsPi0;
Q6Q>b4 .3
template < typename T2 > (xK=/()}q
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } rgILOtk[
现在代码看起来就很一致了。 * b>W
|Z6rP-
六. 问题2:链式操作 T
:CsYj1
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oju/%ieh
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。 VY<v?Of
i-
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。 : QSlctW
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。 CZE5RzG
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `d6
{Tli
~ $#DB@b
template < typename T > <Sm -Z,|
struct result_1 s2g}IZfo
{ ]tH/87qJ
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y%
uUA]c*m
} ; @Qd6a:-6
X;sl?8HG!<
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: `Q1T-H_
)z3mS2
template < typename T > oe`oUnN
struct ref T2Cdw\
{ '1ff| c!x9
typedef T & reference; fMwJwMT8
} ; 2tCep
template < typename T > g]iWD;61
struct ref < T &> &