一. 什么是Lambda X@[)jWs
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j+_pF<$f:
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;4]
HNI
RNJUA^{
j9=QOq
A?q9(n|A"
class filler &!kr&g#]
{ | Ts0h?"a
public : r95l.v
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} r9a?Y!(
} ; j3W)5ZX
Pkm3&sW
AV0C9a/td
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: y'9
bs
$1CAfSgKw
UO&
p2
c==` r
C
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); Use`E
r# }`{C;+5
3KF[ v{
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +;}XWV
Z]I[?$y
mkCv
f
NY5?T0/[
二. 战前分析 0ang^v;q
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。 Q&Rj)1!
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 31n5n
^XV=(k;~bX
Di3<fp#w#
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Lmy ^/P%
/* --------------------------------------------- */ BVx: JiA
vector < int *> vp( 10 ); ccW z,[
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ldJ:A*/M6
/* --------------------------------------------- */ He4sP`&I
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); :eK;:pN
/* --------------------------------------------- */ J^@0Ff;=5^
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); }ST9&wi~
/* --------------------------------------------- */ HR85!S`
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); }ug|&25D
/* --------------------------------------------- */ glk_*x
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); =H_|007C
Fejs9'cB
U$J l5[`F^
P5+FZzQ
看了之后,我们可以思考一些问题: D?u*^?a2
1._1, _2是什么? ~;Ga65_6_
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -f.<s!a
2._1 = 1是在做什么? @`N)`u85[
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 N#')Qz:P
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3_Su5~^
dkuB{C,
a*d>WN.;U
三. 动工 m8F-#?~
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /@5X0m
Aw)='&;^z
]3_oT^$:
I=VPw5"E
template < typename T > |IqQ%;H
class assignment `z$<1QT
{ +Io[o6*
T value; 8>Hnv]p
public : zrjqB3R4@O
assignment( const T & v) : value(v) {} [-cYFdt"V
template < typename T2 > A]2zK?|s
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } #/ 1
} ; oB:tio4DE
|1G /J[E
zE +)oQ,
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RsS?ibozl
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =<I 90j~)
6elmLDMni\
_dY6Ip%
&ZgB b
class holder _eAZ_@
{ Kw}-<y
public : 2HBYReQ
template < typename T > )/h~csy:~
assignment < T > operator = ( const T & t) const eN@V?G26K
{ bZk7)b;1o
return assignment < T > (t); -E#!`~&V
} dOArXp`s
} ; P?dE\Po7
DQ^yqBVgQ
<;:M:{RZY
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &Ib8xwb:
yzt6
static holder _1; +5Yc/Qp
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MNNPBE
A/Kw"l>
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
]Kb
而不用手动写一个函数对象。 }wrZP}zM>
Z[
}0K3,5
jQOY \1SR
y\b.0-z
四. 问题分析 !.mMO_4}
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >(Jy=m?
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 > bWsUG9
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k2l(!0o|;
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u1O?`
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ub%+8M
#Yi,EwD
五. 问题1:一致性 zr%lBHuW
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Q4r)TR ,
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Asicf{HaX
(UPkb$Qc
struct holder {XiBRs e
{ Ia$&SS)K
// g,U~3#
template < typename T > HJ]\VP9Zb
T & operator ()( const T & r) const 0\O*\w?
{ @47MJzC
return (T & )r; utKtxLX"
} 0l !%}E
} ; 7yxZe4~|#
'n%Ac&kk
这样的话assignment也必须相应改动: I{AteL
Ath^UKO"
template < typename Left, typename Right > Z{7lyEzBg
class assignment [_Y\TdR
{ #bgW{&_y
Left l; h"cLZM:6
Right r; ]W3D4Swq
public : IZYq
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r 11:T3
template < typename T2 > !tBNA
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } (-DA%
} ; o1='Fr
/`#sp
同时,holder的operator=也需要改动: V*xT5TljS-
<n< @
O5
template < typename T > I^sWf3'db
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Au &NQ+
{ K <7#;
return assignment < holder, T > ( * this , t); 6*%3O=*
} 1XQJ#J1/
!/, 6+2Ru
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 eYBo*
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eW#U<x%P
(qT_4b~
return l(rhs) = r; e|u|b
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 pvM;2
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zvB!=
hM\<1D
CKG
template < typename Tp > BUB#\v#a
class constant_t jXq~ x"(
{ x"h0Fe?J
const Tp t; j|gv0SI_
w
public : 6T{Zee
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bG=CIa&@
template < typename T > dO.?S89L
const Tp & operator ()( const T & r) const '0x`Oh&PK
{ .CH0PK=l
return t; nB2AmS
} <y1V2Np
} ; q#wg2
e\i K
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7qSlqA<Hs
下面就可以修改holder的operator=了 -C.x;@!k
.b>1u3
template < typename T > e&Z}struE
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const bf2R15|t5`
{ `C"Slz::
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
|5)~WoV/G
} ?Z%Ja_}8ma
']^e,9=Q
同时也要修改assignment的operator() 1\1a;Q3W%,
OD<0,r0f,
template < typename T2 > !
{lcF%
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 5 (bG
现在代码看起来就很一致了。 @!6eRp>Z
>kOc a
六. 问题2:链式操作 BX$t |t;!m
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EJY[M
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。 v<bq1QG
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。 mLX1w)=r
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。 +aRjJ/*
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9PhdoREb
p.i$[6M
template < typename T > I!lzOg4~
struct result_1 ;SkC[;`J
{ B'6^E#9
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rt~Aud[
} ; vfzGRr
~J!a?]
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k9UmTvX
HRi~TZ?\
template < typename T > jzV*V<
struct ref YXXUYi~!f
{ */xI#G,O+
typedef T & reference; AC ,$(E
} ; &5/`6-K
template < typename T > @]tFRV
struct ref < T &> |DfYH~@(
{ &q1(v3cOO
typedef T & reference; KL*ZPKG
} ; $f>Mz|j
AQ. Y-'\t
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NI=t)[\F
(Z.K3
template < typename T > D9e"E1f+"
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +^<CJNDL9
{ iKV;>gF,)v
return l(t) = r(t); Eag->mw/~
} 2i',
e
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。 fMwJwMT8
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JXBW0|8b
&