一. 什么是Lambda !r:X`~\a
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o9)pOwk7;
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, jk-hIl&
tETT\y|'
ng]jpdeA
MWv_BXQ
class filler s#,~Zb=
{ [h
"*>J{
public : yc.Vm[!
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} UGuEZ-r
} ; V[f-Nj Kf
Ue:'55
7^|oO~x6
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: <3dmY=
i6R2R8
O>)<w
Ms`
2s, [DC
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); Bl5*sfjG
v)|[=
& 2MI(9v
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 csg:#-gE
YfBb=rN2s
0-H! \IB
(0s7<&Iu
二. 战前分析 LG6VeYe|\X
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。 6QsH?!bu
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 3L$_OXx
w9I7pIIl
IYm~pXg^0
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); TRwlUC3hQ
/* --------------------------------------------- */ B .p&,K
vector < int *> vp( 10 ); l6Hu(.Ls;j
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (~F{c0\C
/* --------------------------------------------- */ O5HK2Xg,C
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); V5y8VT=I
/* --------------------------------------------- */ yjZ]_.
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); p<1z!`!P
/* --------------------------------------------- */ _@CY_`a
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); }Z
T{
/* --------------------------------------------- */ $:M *$r^u
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
ta]B9&c
SVsLu2tVY
%"GF+
y,&UST
看了之后,我们可以思考一些问题: C3kxw1*
1._1, _2是什么? L/1zG/@
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。 l2uh"!
2._1 = 1是在做什么? (vm&&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。 fMe "r*SU
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。 Rk2V[R.`S
|FZ)5
DA)+)PhY7K
三. 动工 Q3MG+@) S
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D"o}X TH
1PWs">*(
Bw-<xwD
T'9I&h%\
template < typename T > NNZ%jJy?=,
class assignment ":E^&yQ
{ _E eH
T value; lqFDX
d
public : [:gPp)f,
assignment( const T & v) : value(v) {} }X{#=*$GQ
template < typename T2 > HRkO.230
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } x2p}0N
} ; E"!I[
yM$@*od
~=h M y`Ml
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CJ B
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V4cCu~(3;~
[+0rlmB
Va^Y3/
32!jF}qpD
class holder V@gweci
{ ~l$u~:4Ob
public : nR)/k,3W
template < typename T > [.\uHt
assignment < T > operator = ( const T & t) const Df;EemCh
{ >|%dN
jf@Q
return assignment < T > (t); <p"[jC2zF;
} /]H6'
} ; i
oX [g
n%;wQ^
6<sd6SM
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: "Y(stRa
yl|?+
static holder _1; f%n],tE6
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )cA#2mlS'1
Jy&O4g/'5
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); |J:n'}
而不用手动写一个函数对象。 z-<091,
f,:SI&c\
/DOV/>@5%
&u5OL?>
四. 问题分析 );T0n
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。 C^ngdba\
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。 \l^L?69
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :^7P. lhK
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z3!j>X_w
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U ObI&*2
VwfeaDJw
五. 问题1:一致性 ^):m^w.
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?| $hexJzX
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gycjIy@t
W}&[p=PAS
struct holder 6"@+Jz
{ 0* Ox>O>
// .!uXhF'
template < typename T > *_G(*yAe(
T & operator ()( const T & r) const {)j~5m.,/o
{ 3WdYDv]N}L
return (T & )r; L ]HtmI
} f,Q oA
} ; [?rK9I&
r{y&}gA
这样的话assignment也必须相应改动: USgZ%xk2
HUF],[N
template < typename Left, typename Right > (S1c6~
class assignment X}T/6zk
{ 0k]$ he;h
Left l; 2$=U#!OtU
Right r; \Fd6Q_
public : NfG<!
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B|%(0j8
template < typename T2 > ,(d\! T/]'
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } :
utY4
} ; Jg3OMUt
bI~ R6o
同时,holder的operator=也需要改动: Y+il>.Z
>eX&HS oy
template < typename T > GM&< ?K1
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const HgH\2QL3&
{ )xJCH9h
return assignment < holder, T > ( * this , t); SU,S1C_q8
} gc~nT/lfK
Z)
nB
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 pq8XCOllXx
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CPJ8G}4
a7?z{ssEi
return l(rhs) = r; Ziclw)
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;bz|)[4/
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: % zP]z
iBCZx>![;
template < typename Tp > pib i#
class constant_t L{;Sc_
{ GYvD*?uBc
const Tp t; L`sg60z
public : Po(Y',xI[
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ug?gVK
template < typename T > UoDS)(i
const Tp & operator ()( const T & r) const A0mj!P 9
{ ;E,^bt<U
return t; G$#Q:]N
} 2xPkQOj3
} ; _=%F6}TE
Eb
8vnB#
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s
&4k
下面就可以修改holder的operator=了 <x&0a$I
ie<zc+*rW
template < typename T > tX'`4!{@+
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const @#HB6B
{ zL8Z8eh">
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); }sy^ed
} O|Sbe%[*wW
KGM9
b
同时也要修改assignment的operator() ALcin))+B
+0,'B5 (E
template < typename T2 > p\;\hHai
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } o!6~tO=%
现在代码看起来就很一致了。 { XI 0KiE
PjwDth
A1
六. 问题2:链式操作 }~I(e
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^)J2tpr;]=
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *lZ;kW(}p
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ko-3`hX`
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 "0*yD[2
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w!/\dqjv
D.[h`Hkc
template < typename T > s<z`<^hRe
struct result_1 _ MsO2A
{ 3o_)x
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _\/KI
/
} ; n8pvzlj1
s=S9y7i(R
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <v=$A]K
G3.*fSY$.<
template < typename T > i2+r#Hw#5R
struct ref ;C^!T
{ X| !VjUH
typedef T & reference; M&Q