一. 什么是Lambda J2rH<Fd[up
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s0SB!-Vjm
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, UpbzH(?#
JYq} YG=%
-_+0[Nb.
k?,g:[4!
class filler .jU9{;[
{ l_WY];a
public : 5:wf"3%%
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} xS'So7: h
} ; _>.%X45xi
KH-.Z0
2U
(@zn[Nq
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: ^H'#*b0u
?d 4_'y
%o-*~GQ@B
HhO$`YZ%>
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); kI]1J
v|e>zm<
pR$c<p
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r?$\`,;
V+ Z22
IKt9=Tx
K vgZx(.
二. 战前分析 <]<50
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。 |Z<adOg
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 U[ed#9l>
5g=" #
(L\tp>
E-
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ny}?+&K
/* --------------------------------------------- */ FUQT ,7CA
vector < int *> vp( 10 ); JO$0Z
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tC;D4i
/* --------------------------------------------- */ =J:~AD#
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); Q{%ow:;s*
/* --------------------------------------------- */ !j(R_wOq
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); GxBj N7"
/* --------------------------------------------- */ `hbM2cM
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 90q*V%cS
/* --------------------------------------------- */ ka (xU#;
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); pG
(8VteH
{*: C$"L
[=iq4F'7
3TJNlS
看了之后,我们可以思考一些问题: F$caKWzny5
1._1, _2是什么? V3UEuA
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 b_B4
2._1 = 1是在做什么? H;v*/~zl
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 qU}[(9~Ru
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {BF$N#7
P\Ka'i
:5dq<>~
三. 动工 myPo&"_ x
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !#'*@a
8r~4iVwg
y+c+ / L8
RSp=If+4
template < typename T > zfS`@{;F`|
class assignment f>Ge
Em~
{ |'Jz(dv[
T value; Baq&>]
public : 1vX97n<}
assignment( const T & v) : value(v) {} 1v`*%95
template < typename T2 > Hi
)n]OE
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } QqRL>.)W
} ; 7r:!HmRl
Nkc=@l{
SlmgFk!r!
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pJV<#<#Z
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m'Ran3rp
7%C6gU!r
"zv?qS
yAaMYF@
class holder aCQAh[T
{ SDZ/rC!C
public : h/5.>[VwDh
template < typename T > *!vwW
T
assignment < T > operator = ( const T & t) const *M09Y'5]
{ 8^kw
return assignment < T > (t); @?TOg{:
} u1rT:\G1
} ; l7\Bq+Q
G{)2f&<
(V#5Cs,o:
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: Rkgpa/te"
!ouJ3Jn
static holder _1; i,ga2{GnM
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 54v}iG
ji5c0WH
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); eX>x
+]l6
而不用手动写一个函数对象。 2{(_{9<>z
RAPR-I;{
yHe%e1
JZB7?@h%
四. 问题分析 ^i:%0"[*^i
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。 M]
7#
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。 IBZ_xU\2
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h_n`E7&bG
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O!#r2Y"?K1
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q-}qrg
zb.dVK`7N-
五. 问题1:一致性 2M@,g8O+B=
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?| BS!VAHO"V
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 EZypqe):/C
GKIO@!@[
struct holder hT go
{ b@`h]]~:
// u7L&cx
template < typename T >
>cw%ckE
T & operator ()( const T & r) const 9vZ:oO
{ ZW7z[,tk<.
return (T & )r; n<3qr}ZG^
} ip8%9fG\>
} ; O/ybqU\7
PUcxlD/a}
这样的话assignment也必须相应改动: lu vrv m
$\Oc]%
template < typename Left, typename Right > ;8m) a
class assignment 9lqH
{ 4 '"C8vw.
Left l; 5v5)vv.kd
Right r; >UNx<=ry
public : l]R=I2t
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M47t(9krV
template < typename T2 > wAD%1;
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } !:baG]Y
} ; C2
4"H|D
x4bmV@b
同时,holder的operator=也需要改动: 0#Ae<
g^I?u$&E
template < typename T > L _D #
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Y#[xX2z9
{ Zz/
z7~{
return assignment < holder, T > ( * this , t); {:]u 6l
} 0uL*-/|
9$f%
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &ea6YQ
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q?y-s
4v.{C"M
return l(rhs) = r; (h"-#q8$
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。 d0V*[{
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G,e!!J
'pj*6t1~
template < typename Tp >
Zz?)k])F
class constant_t O@HL%ha
{ 4OeH}@ a
const Tp t; AZ>F+@ d
public : :Z%-&)F
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z H2
template < typename T > &yRR!1n)H
const Tp & operator ()( const T & r) const p~WX\;
{ ZiW&*nN?M
return t; 6t=)1T
} ]TVc 'G;
} ; BD-
c<K"
<!=:{&d%
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 KwNOB _
下面就可以修改holder的operator=了 ";jKTk7
%mAwK<MY`
template < typename T > .B?fG)'WsF
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const qnFg7X>C,
{ 6zIK%<
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); 3/y"kl:<-
} {b|V;/
RK/>5
同时也要修改assignment的operator() D@ %!|:
,]tEh:QC
template < typename T2 > MxOIe|=&
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } RR2M+vQ
现在代码看起来就很一致了。 @6M>x=n5
4-BrE&2f
六. 问题2:链式操作 5?A<('2
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yU>ucuF
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。 .qLXjU
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。 +&r=XJ5:`p
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。 9*P-k.Bl
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct WDI3*
FqZD'Uu7
template < typename T > v6H!.0
struct result_1 XMzQ8|]
{ ?rY+,nQP
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; JQ|*XU
} ; Z+=WICI/2
>,.\`.0
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: '|}H,I{
5&.I9}[)j
template < typename T > I+QM":2
struct ref #r,!-;^'p
{ cd`P'GDF
typedef T & reference; g 'Wr+(A_
} ; ^U);MH8
template < typename T > O;$}j:;KF
struct ref < T &> p0D@O_
:5
{ 8@ S@^C*F
typedef T & reference; ,Iru_=Wk~
} ; ~Rx`:kQ
^A=2#j~H\
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WD5jO9Oai
:)y3&