一. 什么是Lambda e d<n9R
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &}A[x1x06)
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, x@*SEa
-]QD|w3dp
HaP}Y:p
}2e??3
class filler ho$+L
{ hRCed4qA
public : /Z$&pqs!
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} >/8y GBD
} ; *NG+L)g
!_"fP:T>
Y*UA,<-
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: q}]XYys
UXh9:T'%
`DC2gJKk%
)Q.>rX,F
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 5=Di<! a;
Xwhui4'w
( vca&wI!
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9T1ZL5
Nd;Ku6
hC\6-
0u
ia MUsa{
二. 战前分析 <"_d]?,
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。 /K(o]J0F
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 THS.GvT9[
|cR;{Z8?_
`b^Ru+(dM
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); CY"/uSB
/* --------------------------------------------- */ 0:T|S>FsAm
vector < int *> vp( 10 ); }nL7T'$>
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lR(+tj)9uO
/* --------------------------------------------- */ svq<)hAf<
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); TTKs3iTXz
/* --------------------------------------------- */ PF53mUs4
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); Dp':oJC
/* --------------------------------------------- */ 7:2WgLo
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); F~P%AjAx'
/* --------------------------------------------- */ w$Rro)?}7
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); sNLs\4v
aXoVy&x=
jJ5W>Q1mK$
MerFZd 1
看了之后,我们可以思考一些问题: 4B^ZnFJ%m
1._1, _2是什么? } x2DT8u
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。 fc
|GArL#}
2._1 = 1是在做什么? aL&n[
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。 FGoy8+nB1M
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。 _iir<}
zlEX+=3
j!7{|EQFcl
三. 动工 BDjn
!3
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0DJ+I
{PVW D7
4/wa+Y+=vt
,d {"m)r<
template < typename T > IkGfnXJ
class assignment `a2n:F
{ J{k79v
T value; 5.MGaU^Z$
public : ; ShJi
assignment( const T & v) : value(v) {} |v$JCU3!A
template < typename T2 > H kQ)n3
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } /so8WRu.
} ; (G[
*|6m
TZY3tUx0|G
<OIIoB?t
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %'X[^W
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment D"a~#^
|v({-*7
:>Ay^{vf=
L2[f]J%
class holder SN1}xR$
{ n\^Tq<] a
public : N19({0+i2
template < typename T >
.p e( lP
assignment < T > operator = ( const T & t) const R
wZ]),o
{ .%L?J E
return assignment < T > (t); Jz2N
} pP*a
} ; uA#P'?
z{o'
G3
'LO^<
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: :gep:4&u
2fWTY0
static holder _1; -(~!Jo_*'
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "-vW,7y
z}*9uZ
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); -De9_0#R
而不用手动写一个函数对象。 -i%e!DgH
F;7dt@5;
:{q<{^c
u[DfzH
四. 问题分析 YJJB.hR+
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。 IX>d`O61*g
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。 \uaJ@{Vug
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <gQIq{B?
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IrqZi1
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ):b$xNn
GJoS #s
五. 问题1:一致性 x7eQ2h6O
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?| c'S,hCe*
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q|D @Yd\
IVAmV!.z
struct holder =AEBeiz
{ pQtJc*[!
// wfq7ob4^
template < typename T > /#m=*&!CB
T & operator ()( const T & r) const H\0~#(z?.
{ f7X6fr<
return (T & )r; E: $P=%b
} ,#L=v]
} ; 6er-{.L=
[YUv7|\
这样的话assignment也必须相应改动: J
/f
0a-0Y&lQm
template < typename Left, typename Right > y"H*%]
class assignment /Z@tv.f
{ t3&LO~Ye
Left l; *fn*h[pV&
Right r; 1ke g9]
public : &3TEfvz
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X ><?F|#7T
template < typename T2 > !U'QqnT
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } i03w1pSH,
} ; 'gTb A?+@5
RF%KA[Dj
同时,holder的operator=也需要改动: D0%Ug>
(K)] qNH
template < typename T > Te<}*qvD
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const #]ypHVE
{ :n.f_v}6
return assignment < holder, T > ( * this , t); j]aoR
} :uK?4
to=y#$_
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。 a*ushB
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {O7X`'[
q&W[j5E
return l(rhs) = r; "3)4vuX@;c
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。 k=4N.*#`y
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XbD4:i%
^`)) C;
template < typename Tp > PGLplXb#[S
class constant_t ~s]iy9i
{ RH O( ?8"_
const Tp t; TiO"xMX
public : jN6uT&{T
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~==>pj
template < typename T > @EnuJe
const Tp & operator ()( const T & r) const p4-o/8rO
{ ]jmL]Ny^
return t; 5`gQ~
} -wSg2'b4E
} ; 1>E<8&2[L
ZRg;/sX]
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RkBb$q9F]
下面就可以修改holder的operator=了 V9dF1Hj
'F$l{iR
template < typename T > PEuIWXr
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 7,lq}a8z
{ ^ml'?
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); #7q7PYG4
} 2gq9k}38
@]-jl}:]
同时也要修改assignment的operator() @++.FEf
1M
781
template < typename T2 > ZGYr$C~
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
sSi6wO$
现在代码看起来就很一致了。 Ft;^g3N
G
%Q^o5m
六. 问题2:链式操作 ~nG(5:A5g/
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +E.GLn2/
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。 t_qNq{
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。 ]A<~XIu
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。 fH> NJK;
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }Hxd*S
WzF !6n!h
template < typename T > h9Y%{v
struct result_1 C@L$~iG
{ HLZ;8/|48m
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U~j
^I^
} ; ZsOIH<