一. 什么是Lambda ~wv$uL8y
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $ B&ZnZ?
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, U4K ZPk
Cb+$|Kg/"b
.udLMS/_
>c<xy>N
class filler UdM2!f
{ ./Ek+p*96H
public : 6o3#<ap<
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} RO/(Ldh
} ; B>!mD{N
JW^ ${4
7g+T
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: oe
6-F)+
QkD
~
0!0e$!8l
([>__c/Nd
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 2sk7E'2(
``:[Jr&
NQ 6oyg@&
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1v`|mU}i,
LDHu10l
\ f+;X
'r%(,=L
二. 战前分析 ux(~+<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。 `pZX!6Wn
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 Z.Z;p/4F
6LGl]jHf
~//E'V-
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
wLqj<ot
/* --------------------------------------------- */ Qr3!6
vector < int *> vp( 10 ); 9cP{u$
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q*ELMib
/* --------------------------------------------- */ w->Y92q]
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ,
ftJw
/* --------------------------------------------- */ "49dsKIOH
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); {%9@{Q'T.s
/* --------------------------------------------- */ vCJa%}
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); ny1O- `!1
/* --------------------------------------------- */ md'wre3
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 0{bl^#$f
Er~KX3vF
W7
Iy _>
ut560,h~
看了之后,我们可以思考一些问题: eQ#i.%
1._1, _2是什么? >L4F'#I
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。 8&"Jlz
|
2._1 = 1是在做什么? l$9k:#\FD
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。 !0Nf`iCQ(
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。 i)X~L4gn
+<F3}]]
PLs`Ci|`
三. 动工 tR'RB@kJ
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M`'DD-Q
8Z9>h:c1
ez[x8M>
{._'Q[
template < typename T > _%D7D~2r|
class assignment e8xq`:4Y
{ <%uEWb)
T value; ?VE'!DW
public : o(Z~J}l({
assignment( const T & v) : value(v) {} AkS16A
template < typename T2 > b:Zh|-
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
O]=jI
} ; 1aRTvaGo
W&
0R/y7
+O 7(
>a
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;#v3C;
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bs~P
C@`#@1X
Icg-rwa<Z
b,~pwbHf
class holder IMqe(
{ [iq^'E
public : E#rQJ
template < typename T > vMou`[\WlJ
assignment < T > operator = ( const T & t) const ,s3|
{ p+]S)K GZw
return assignment < T > (t); ANw1P{9*
} Q2m[XcnX
} ; m6BUKX\m
Ii[U%
;u'VR}4ph
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: ^\O*e)#*
Y"8@\73(R
static holder _1; mm:TR?^
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )Wq1af
o<!H/PN
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); T2w4D!
而不用手动写一个函数对象。 ZOV,yuD{8{
zi6J|u
6z U
wQy~5+LE
四. 问题分析 ,%IP27bPW
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。 dR\yRC]I
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。 T]&?^QGAZ
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8el6z2
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E<3xv;v8r
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `0]N#G
T
GZrN,M
五. 问题1:一致性 hfY/)-60o
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?| Fn`Zw:vp6
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h]&
Qv~@
struct holder -9{N7H
{ 4lX_2QT]E
// 9;7"S.7AV
template < typename T > oz=ULPZ%
T & operator ()( const T & r) const O8\f]!O(
{ :~"myn,
return (T & )r; d"-I^|[OM
} m"Mj3Z:
} ; r4iNX+h?V
V||b%Cb1g
这样的话assignment也必须相应改动: Ss5@ n
=
>TU
template < typename Left, typename Right > \ [[xyd
class assignment 0g:q%P0
{ ZJ2
MbV.6
Left l; jnJ*e-AW
Right r; >fP;H}S6
public : $)ka1L"N
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KQ]sUNH
template < typename T2 > ZXb{-b?[`
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } M1m]1<
} ; Xv!Gg6v6
&K'*67h
同时,holder的operator=也需要改动: lJFy(^KQG,
w>X@
,
template < typename T > t6+W
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const z-gMk@l
{ d6tv4Cf
return assignment < holder, T > ( * this , t); sNpA!!\PM
} 6}R*7iMs
[UzacX t
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 B6IKD
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nm<VcCc
AzJ;EtR
return l(rhs) = r; gkxHfm
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *l
=f=
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \f4rA?+f
4bL *7bA
template < typename Tp > *\'t$se+
class constant_t T$u'+*
Xx
{ s&VsK#
const Tp t; 7/hn%obC
public : YL|)`m0-^5
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 084Us
s
template < typename T > T<Xw[PEnP
const Tp & operator ()( const T & r) const u4
es8"
{ oCkG
return t; +i!HMyM
} 6:%lxG
} ; b3>zdS]Q
bFN/{^SB
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 n7;jME/!
下面就可以修改holder的operator=了 V0>[bzI
D['J4B
template < typename T > )s:kQ~+
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const |0}Xb|+
{ T\p>wiY2|F
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); `!N}u
} /hqn>t
Z_bVCe{
同时也要修改assignment的operator() VS ECD;u4c
uZL,%pF3A
template < typename T2 >
K!9K^ h
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } /77cjesZ9
现在代码看起来就很一致了。 S[$9_J f
_PPC?k{z!
六. 问题2:链式操作 j$_?g!I=gK
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^cPVnl
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。 &S+*1<|`K
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。 =TEe:%mN
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。 :35h0;8+
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @a]cI
3t+{~{Dj
template < typename T > M/.M~/~
struct result_1 v4Ag~Evcx
{ KxKZC}4m
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N{g7
} ; ,m`&J?
\i,H1a
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: GFPrK9T
q['D?)sy
template < typename T > {9Qc\Ij
struct ref ~cp=B>*(
{ 3xW:"
typedef T & reference; T'7>4MT(
} ; jEQ_#KKYJ
template < typename T > wxK71OH
struct ref < T &> )vOBF5
{ %fS1gSfh
typedef T & reference; <