一. 什么是Lambda -,M*j|
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 h";0i:
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, l3d^V&Sk
7e{w)m:A
)1PZ#
Km5#$IiP;
class filler c$cb2V7,
{ WUVRwJ 5
public : QKj-"y[
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} [k"@n+%
} ; 7^{M:kYC!
?w{ lC,
P1<Y7+n
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: (J c} K
W?a{3B
9?VyF'r=
^E)Kse.>
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); YbMeSU/sX
`Qf$]Eoft
K$S:V=y%r7
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z9:erKT
7pB5o2CD0
j,q8n`@
E0;KTcZi
二. 战前分析 .hYrE5\-
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。 6$1dd#
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ZRDY`eK
?o@5PL
0]x g E
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); hXsd12
/* --------------------------------------------- */ BPp`r_m8w}
vector < int *> vp( 10 ); /Iwnl
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gW{<:6}!*
/* --------------------------------------------- */ pYtG%<
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); d(.e%[`
/* --------------------------------------------- */ U@W3x@
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); v/n4Lp$W^
/* --------------------------------------------- */ KeU|E<|!
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); w2-:!,X
/* --------------------------------------------- */ H4s^&--
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); `[hc{ynO|
W|IMnK-
ff.(X!
+T*=JHOD
看了之后,我们可以思考一些问题: ]*I:N
1._1, _2是什么? wVSM\
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。 dP>~ExYtm
2._1 = 1是在做什么? rToZN!q\S
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。 K>=KsG
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。 yN9k-IPI
Lu.D,oP
dGxk
ql
三. 动工 @Q!Jzw#B
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +_.k\CRms
k[TVu5R
_lWC)bv`
3j'A.S
template < typename T > m5!~PG:_
class assignment I
r8,=
{ W'aZw9
T value; b2}>{Li0
public :
q|An
assignment( const T & v) : value(v) {}
Bw;gl^:UG
template < typename T2 > )e#KL$B)v
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } cT2&nZ
} ; (mO{W
~d0:>8zQR
D{-h2=V
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l@;UwnI
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bYPkqitqz
j7(sYo@x7
HaJs)j
[i[*xf-B
class holder ,2t|(V*"&
{ 4LG[i}u.N
public : #@ClhpLD
template < typename T > V=$pXpro%
assignment < T > operator = ( const T & t) const /_WAF90R?
{ t>hoXn^-
return assignment < T > (t); 'eyzH[l,(
} 0P{^aSxTP
} ; g=Gd|
\a<7DTV
[&_7w\m
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: 2C6o?*RjyY
Q6Ay$*y=D
static holder _1; &a;{ed1B
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {Ad4H[]|]
nt 9LBea
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); BiFU3FlTf
而不用手动写一个函数对象。 *~h@K Qm7
1 X8P v*,
U yb -feG
a&^HvXO(>(
四. 问题分析 \d'>Ky;GD
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [Rj_p&'
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 `w&A;fR!H
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;;4>vF#*
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]_"c_QG
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d}RU-uiW
(Q]Ww_r~
五. 问题1:一致性 ABx< Ep6
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Mb!b0
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?|i
C-7{8L
Wg!<V6}
struct holder u=6LPwiI
{ 009[`Z
// v pg*J/1[
template < typename T > +YJpVxYmZ
T & operator ()( const T & r) const Ad}Nc"O
{ Exb?eHO
return (T & )r; +6~y1s/B[
} @u>:(9bp
} ; +^6a$ N
KgH_-REN
这样的话assignment也必须相应改动: #Dz. 58A
3(oB[9]s
template < typename Left, typename Right > i5*BZv>e
class assignment QmKEl|/{u
{ .),Fdrg
Left l; LJgGX,Kp
Right r; (y^svXU}a
public : qg06*$%
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )MWbZAI
template < typename T2 > Nx;Oz
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } @e#{Sm
} ; <#ng"1J
>2s31
{
同时,holder的operator=也需要改动: F"^/R
WHy
r;m3)
template < typename T > TFZxk
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const #rI4\K
{ D[
v2#2
return assignment < holder, T > ( * this , t); ;%Zu[G`C
} f
q&(&(|
01<Ti"
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K^Ho%_)
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I_s* pT
[9C{\t
return l(rhs) = r; +zg3/C4 S
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .[:y`PCF
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8zO;=R A7%
ts/Ha*h
template < typename Tp > n`X}&(O
class constant_t ._[uSBR'
{ {O!B8a
const Tp t; B%I<6E[D
public : xyrlR;Sk
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E h+m|A
template < typename T > NtG^t}V
const Tp & operator ()( const T & r) const {U)q)
{ O%1uBc
return t; O?f?{Jsx
} Gm[XnUR7V
} ; A~@x8
bo-lT-I
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 > ofWHl[-
下面就可以修改holder的operator=了 YJF|J2u
LO;6g~(1
template < typename T > ,R}9n@JI^Y
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const ^4C
djMF-E
{ S@@#L
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); W+i&!'
} 48)D%867.;
629ogJo8
同时也要修改assignment的operator() ;TL>{"z`x
1b<[/g9
template < typename T2 > hO2W!68
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 39bw,lRPV
现在代码看起来就很一致了。 S|O#KE
YRyaOrl$<
六. 问题2:链式操作 bR<XQHl
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v$Xoxp
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。 AEd9H
+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。 u =lsH
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。 EGzlRSgO
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Prrz>
;NF:98
template < typename T > A"6&
struct result_1 `(xzCRX
{ @CS%=tE}U
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )
D5JA`
} ; s)#TT9BbV
L\q-Z..
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: xHe"c<
S;tvt/\!Z
template < typename T > <l<