一. 什么是Lambda !%X#;{
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1Wr,E#+C
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, {16]8-pe
&,8F!)[9
;1AXu/
aM7=>
class filler Mj<T+Ohz
{ j@u]( nf
public : %5$)w;p.$'
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} G nPrwDB
} ; 3ZUME\U
i z%wozf
5RsO^2V:
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: %EH{p@nM&-
8}K^o>J&K
giYlLJA*}
zvbO
q
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); ?>s[B7wMp
).3riR
z50P*
eS
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .]w=+~h
+l hJ8&
aqEmF
Tx>V$+al
二. 战前分析 4w5);x.
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #w@V!o
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Qo~|[]GE
J'C9}7G
;-AC}jG
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); XR_Gsb%l
/* --------------------------------------------- */ E?-
~*T
vector < int *> vp( 10 ); HA74s':FN
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0[]) wl
/* --------------------------------------------- */ V+5av Z}
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); v`@M IOv
/* --------------------------------------------- */ i__f%j`!W
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); ,@kLH"a0
/* --------------------------------------------- */ > JC"YB
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); l;d4Le
/* --------------------------------------------- */ C#LTF-$])
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); />n!2'!
`a `>Mtl
yV*jc`1
|Iknk,
看了之后,我们可以思考一些问题: kvG.?^ v
1._1, _2是什么? {l"(EeW6)
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。 uaE,F^p
2._1 = 1是在做什么? rf+Z0C0WYi
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。 hdeI/4 B
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。 `ZU]eAV
hof>:Rk
E7q,6f3@r
三. 动工 n^|SN9_r
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l
>~Rzw
=o4gW`\z
\%&):OD1
D"gv:RojD
template < typename T > C8W_f( i~
class assignment xXlx}C
{ `S+n,,l
T value; iJH?Z,Tjf
public : g/frg(KF
assignment( const T & v) : value(v) {} ;nrkC\SYh:
template < typename T2 > t$
97[ay
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } *q"1I9zvT
} ; G.r .Z0
6l:uQz9
Dn)B19b
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B@v
(ZY
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 85e*um^
_6!iv
lid0
YK-
!mmSF1f
class holder b;FaTm@
{ }@"v7X $
public : v"o_V|
template < typename T > `=S%!akj
assignment < T > operator = ( const T & t) const x2TE[#><
{ jvxCCYXR
return assignment < T > (t); # [
+n(
} E
6+ ooB[
} ; P%ThW9^vnj
>;l rH&
-24ccN;
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: M3Qi]jO98
I@5$ <SN
static holder _1; YC$>D?FW
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K4-_a{)/
(|#%omLL
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); MV w.Fl
而不用手动写一个函数对象。 R13V}yL
U&43/;<,
U{qwhz(
~k%XW$cV
四. 问题分析 ayh235>a(
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。 Vw3=jIQN:!
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。 .K1wp G[4
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FY-eoq0O3
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yY{
下面我们可以对这几个问题进行分析。 YeVo=hYH@
EEMRy
五. 问题1:一致性 E62_k
0q
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?| Q~/=p>=uu
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7nBX@Uo
-p%cw0*Y]C
struct holder =v0w\(
?N
{ _Fn`G.r<
// ZvLI~ul(zT
template < typename T > 'v@*xF/L6a
T & operator ()( const T & r) const YI;MS:Qj
{ 6Eus_aP
return (T & )r; jcjl q-x
} 7{l~\]6d
} ; C4GkFD
r i)`e
这样的话assignment也必须相应改动: Ms5R7<O.7
_2)QL
template < typename Left, typename Right > ?o`:V|<v
class assignment R](cko=
{ }#2(WHf=<
Left l; 6y "]2UgQk
Right r; 8C?E1fH\
public : .|Yn[?(
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +~*e B
template < typename T2 > of
GoaH*h
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } g[HuIn/
} ; J qmL|S)
oad /xbp@/
同时,holder的operator=也需要改动: lIZ&'
z
k2.k}?w!JO
template < typename T > L4ct2|w}ul
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const d(:I~m
{ m>3\1`ZF~<
return assignment < holder, T > ( * this , t); o?cNH
} vR>GE?s6
lauq(aD_C
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。 u#`51Hr$
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <>Ha<4A
=E
v T
@25
return l(rhs) = r; W`P>vK@=
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。 :."6 g)T
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: I[?bM-
sl(go^
template < typename Tp > yhI;FNSf
class constant_t ]rNxvFN*j
{ lgD%
const Tp t;
t@a&&
public : :t;i2Ck
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -3y
template < typename T > V#+F*w?&D
const Tp & operator ()( const T & r) const VS!v7-_N5
{ I~Qi):&x
return t; Ra6 }<o
} 9]lyV
} ; A_e5Vb,u.
E cSu[b
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3xKgj5M
下面就可以修改holder的operator=了 [0]J
2
'm"Ez'sS
template < typename T > .TDg`O24c,
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const YXh!+}
{ Zz]/4 4t
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); SG1AYUs
V
} 3OY(L`
&}|`h8JA]K
同时也要修改assignment的operator() @?;)x&<8?3
JoZzX{eu"
template < typename T2 > :Bu)cy#/[
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } _meW9)B
现在代码看起来就很一致了。 :7 JP(j2
Z c#Jb
六. 问题2:链式操作 HD1/1?y!@q
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WTjmU=<\
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。 ?AQA>D#W
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。 8rFP*K9
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。 }n#$p{e$i
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =Zsxl]h
c,M"a
template < typename T > #?eMEws
struct result_1 dWe%6s;
{ ep Dp*
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J83C]2~7
} ; <OJqeUo+*\
$!_} d
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: yD`pUE$
<^'IC9D]
template < typename T > }_mMQg2>=
struct ref o>T+fBHE
{ y\[* mgl:
typedef T & reference; ,2i1 4H
} ; ]{#Xcqx
template < typename T > ?YDMl
struct ref < T &> =W2I0nr.
{ O*x~a;?G
typedef T & reference; +
Okw+v
} ; J4z&J SY
Dkh=(+> <
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %qqeL
Ke]'RfO\
template < typename T > ,^<39ng
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^gNbcWc7CU
{ ~?)y'?
return l(t) = r(t); AMO{ee7Po
} v6E5#pse8
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。 tL1\q Qg
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [Ls%nz|
IjXxH]2
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 t("koA=.
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )7Qp9Fxo
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /11CC \
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q|IU+r:! 3
最后的布局是: (?lT @RY/
Add Ml{4)%~Y7f
/ \ )KkV<