一. 什么是Lambda c+GG\:gM
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dgP3@`YS
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, rSNi@;
c[s4EUG
wKY_Bo/d
?r!o~|9|
class filler [<TrS/,)>
{ og>uj>H&
public : %]7d`/
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} Kf-JcBsrT
} ; &6k3*dq
Y|/ 8up
8l">cVo]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: o,wUc"CE
q0\6F^;M
$`'/+x"%
L4l!96]a
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); yF/j Fn
Ht&YC<X
&>}5jC.I
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I*^Ta{j[
-DAlRz#d,
9Gz=lc[!7
>5SSQ\ 2~a
二. 战前分析 `wU!`\
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %N_%JK\{@
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 hFBe,'3M
#)VF3T@#'
_Bj":rzY
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 8Cv?Z.x5
/* --------------------------------------------- */ v(%*b,^
vector < int *> vp( 10 ); QSf|nNT
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0Y5_PTWb+Y
/* --------------------------------------------- */ f|oh.z_R
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); UR5`ue ;
/* --------------------------------------------- */ YZJyk:H\
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); g#E-pdY
/* --------------------------------------------- */ ku
M$UYTTX
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); a"u0Q5J
/* --------------------------------------------- */ G .4X'
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); hK|Ul]qI
<ZR9GlIr
r#mx~OVkk
P0jtp7)7
看了之后,我们可以思考一些问题: Fv`,3aNB
1._1, _2是什么? 6;5Ss?ep
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。 iDrZc
2._1 = 1是在做什么? Q=yg8CQ
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。 [)X\|pO&
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。 Z;)%%V%o
B4 }bVjs
hehFEyx
三. 动工 ^T-V^^#(
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S:ztXhif>
FHI ;)wn=
)@bQu~Y
,~W|]/b<q
template < typename T > %ULr8)R;
class assignment 8, >P
{ d m%8K6|
T value; ;i:d+!3XwC
public : q'MZ R'<@
assignment( const T & v) : value(v) {} r",GC]
template < typename T2 > 7. ;3e@s
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } D.XvG _
} ; $ L]lHji
DM>eVS3}
[j'X;tVX{
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3sZ\0P}
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r]36zX v
jrh43
\$*
v/=}B(TDF
JqiP>4Uwm^
class holder jo@J}`\Zt
{ 8Uxne2e
public : q> C'BIr
template < typename T > V3j= Kf
assignment < T > operator = ( const T & t) const 8)I^ t81
{ (dSL7nel;L
return assignment < T > (t); @f_+=}|dc
} !%0 *z
} ; o{[YA}xc
IPo?:1x]s
;4~hB
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: kMd.h[X~
Q]>.b%s[
static holder _1; `PH{syz
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VW4r{&rS
B^9j@3Ux
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); czd~8WgOa
而不用手动写一个函数对象。 A^<iL
PwLZkr@4^
-3Vx76Y
|$b}L7_
四. 问题分析 5XBH$&Td
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。 J7p),[>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。 [cp+i^f
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J/*`7Pd
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
M/K5#8Arj
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JaGtsi9%.
}`~+]9<
五. 问题1:一致性 |
%Vh`HT
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?| XOS[No~
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kZ3ThIk%
`W*U4?M
struct holder 9q[oa5INd
{ CzEd8jeh7
// n7-6-
#
template < typename T > D>tR-
T & operator ()( const T & r) const )+ 2hl
{ 3/n5#&c\4
return (T & )r; ,\%c^,HLJ
} 3'u-'
} ; 6,{$J
ZzT9j~
这样的话assignment也必须相应改动: /s}}&u/
G<v&4/\p`M
template < typename Left, typename Right > ~M4;
class assignment ,nDaqQ-C!!
{ yaH
Zt`Y
Left l; YcpoL@ab
Right r; rh}J3S5vp
public : .OY`Z)SS%
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @6T/Tdz
template < typename T2 > g7W"
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } |8tilOqI
} ; H~1jY4E
wDe& 1(T^
同时,holder的operator=也需要改动: ~FG]wNgS
5]Y?m'
template < typename T > K(,F~.<
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Z}Ft:7
{ @r/nF5
return assignment < holder, T > ( * this , t); Z@PmM4F@S
} u5f9Jw}
rCdu0 gYT
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 5taT5?n2
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P?of<i2E
%aVq+kC h
return l(rhs) = r; 6gu!bu`~
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lp%pbx43s
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: CN8Y\<Ar
4)urU7[ &)
template < typename Tp > E92KP?i
class constant_t [j/9neaye
{ UhQj
Qaa~
const Tp t; ,M
^<CJ
public : _5Ct]vy
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K:#I
template < typename T >
&powy7rR
const Tp & operator ()( const T & r) const )W
_v:?A9
{ ^ Q ?
return t; 5(Q%XQV*P
} A0 C,tVd
} ; ra
g Xn
mLLDE;7|}
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y(yHt=r
下面就可以修改holder的operator=了 scz&h#0V
o~y;j75{.*
template < typename T > x@;m8z0
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const e)?
.r9pA;
{ ,G?WAOy,
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); u[=r,^YQ
} q\4Xs$APq
TpwkD_fg
同时也要修改assignment的operator() ~/iKh11
b&N'C9/8
template < typename T2 > 2E)-M9ds
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } w4{<n/"
现在代码看起来就很一致了。 ! Y~FLA_
C]`$AqKl
六. 问题2:链式操作 V1`o%;j
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $AjHbU.I{
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 u$Jz~:=,
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。 j[G
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。 k&vz7Q`T
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ' ;FnIZ
V]e 8a"/[{
template < typename T > pG^
struct result_1 =M[bnq*\
{ SaAFz&WRl
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A,Vu\3HS
} ; _Gi4A
'ud{m[|
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: IT7wT+
:tB1D@Cb6
template < typename T > ;yLu R
struct ref {{D)YldtA
{ H.|#c^I
typedef T & reference; l\!fj#
} ; K6/Q}W
template < typename T > F Q7T'G![
struct ref < T &> vzs)[AD
{ n&;85IF1
typedef T & reference; "ESwA
} ; HU8900k+
;!mzyb*
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^Y>F|;M#
2~1SQ.Q<RY
template < typename T > qn<|-hA*
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ]}-7_n#cC
{ F|o:W75
return l(t) = r(t); V6&!9b
} 0w\zLU
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。 :Ij{s
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9N%We|L,c
n.`($yR_
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 6xe*E[#k\
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p$NQyS5C"S
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hOu3 bA
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :0j?oY~e
最后的布局是: ,.83m%i
Add ['X]R:3h
/ \ Utj&]RELK
Divide 5 hl7bzKO*w
/ \ @uqd.Q
_1 3 ?wiCQ6*$
似乎一切都解决了?不。 b8`)y<