一. 什么是Lambda L'>s(CR
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |Dg;(i?
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, CE{z-_{^
ue@8voZhS/
+W6Hva.
,*7H|de7
class filler Am=wEu[b
{ \@i=)dA
public : =K:(&6f<t
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} \ZS\i4
} ; w TlGJ$D0
sYI~dU2H
QjLji+L
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: p"KU7-BfvC
O:1DOUYXs
-PM)EGSk{
h}avX*Lx_
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); qtHfz"p
+O'vj
{1~9vHAZ
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9SY(EL
JX{KYU
.8]Y-
6_*!|g
二. 战前分析 Sr&T[ex,.
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 N=#4L$@-
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 Id%_{),HX
}&1Iyb
Yj3 P 7k$c
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); sMH#BCC
/* --------------------------------------------- */ p'&*r2_ram
vector < int *> vp( 10 ); :7\9xH
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h4Ia>^@
/* --------------------------------------------- */ B20_ig:
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); PPa^o8jd
/* --------------------------------------------- */ +e'X;
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 7IW> >RBF
/* --------------------------------------------- */ Y;,Hzmbs6w
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); a\pi(9R
/* --------------------------------------------- */ %fv)7 CRM
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); /&h+t^l_Qj
"x&3Z@q7
?vu_k 'io
%,|ztH/ Q
看了之后,我们可以思考一些问题: t^.'>RwW|
1._1, _2是什么? )Pli})
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。 vBNZ<L\|a
2._1 = 1是在做什么? }~Q5Y3]#~
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。 5 [4Z=RP
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。 XrS\+y3
)r9b:c\
o 7G> y#Y
三. 动工 f jI #-
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cOkgoL" 4
H?uukmZl
4\p-TPM
' "'Btxz
template < typename T > H] k'?;
class assignment .Pw%DZ'
{
-4flV D
T value; ;xK_qBIP
public : u g\w\b
assignment( const T & v) : value(v) {} Kd3QqVJBz1
template < typename T2 > w(BH247`
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } A62<]R)n
} ; nJJs%@y
"}b'E#
.+E#q&=
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .#fPw_i
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :[sOKV i
=XT)J6z^"
kX[fy7rVt
We}lx{E
class holder Z^zbWFO]5
{ m&IsDAn
public : %M&3VQ9w
template < typename T > aqMc6N`z
assignment < T > operator = ( const T & t) const kq-6HDR
{ e"Rm_t
return assignment < T > (t); DA"}A`HfI
} @T&t.|`
} ; -[R!O'N9
++8_fgM
lJ{V
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: +;q.Y?
H9`
f0(H
static holder _1; xd8
*<,Wj
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )"`!AerJ
4:mCXP,x
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); |NrrTN?>
而不用手动写一个函数对象。 <\@1Zz@ms
}B q^3?,#{
47UO*oLS
f:xWu-
四. 问题分析 dvjTyX
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。 S#8>ZwQ
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。 F9H~k"_ZJR
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :gI.l1
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a3@w|KLt
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lj2=._@R
1f4bt6[
五. 问题1:一致性 ;/LD)$_
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?| ?znSx}t
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s_eOcm
[pgZbOIN37
struct holder ] hE="z=n
{ 4nkE IZ
// 4h|dHXYZ
template < typename T > _+w/
pS`M
T & operator ()( const T & r) const %f&< wC
{ "tu*YNP\Q
return (T & )r; 5Qa
zHlJ
} :0^s0l
} ; Q$ZHv_VLx
V 0{tap}
这样的话assignment也必须相应改动: UG2w 1xqHw
lBA +zZ
template < typename Left, typename Right > NY.k.
class assignment c
~Fdx
{ naNyGE7)
Left l; N[U9d}Zv
Right r; >dQ K.CG
public : Bct"X#W|&
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SH8/0g?
template < typename T2 > ^Jx$t/t
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } XnUO*v^]
} ; x<B'.3y
*'ZN:5%H
同时,holder的operator=也需要改动: x5Zrz<Y$w
HIf{Z* mb
template < typename T > #^rU x.
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 2KI!af[I
{ nr\q7
return assignment < holder, T > ( * this , t); !.Zt[ g}
} @CQb[!9C
rdJB*Rlkh
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 xiM&$<LpR
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G&9#*<F$c
I&]G
return l(rhs) = r;
cd. brM
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .%xzT J=!
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %_gho
>q7
%UK]&
template < typename Tp > 68t}w^=
class constant_t j+^L~, S
{ y,m2(V
const Tp t; H{fM%*w
public : 6)*xU|fU
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8_we:
9A
template < typename T > (P@Y36j>N
const Tp & operator ()( const T & r) const or?%-)
{ X
K>&$<5{
return t; |3eGz%Sd
} vR hnX
} ; |)U|:F/{@
~OFvu}]
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 MagMZR
下面就可以修改holder的operator=了 G?hK9@ |v
h##WA=1QZ
template < typename T > kv?|'DN
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const -{g~TUz
{ <GIwRVCU
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ``QHG&$/
} 83iCL; GS=
cFZCf8:zB
同时也要修改assignment的operator() 2x}6\t
/c-nE3+rn
template < typename T2 > ,Og4
?fS
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } J|QiH<
现在代码看起来就很一致了。 %mI~
=^za
~+n,1]W_
六. 问题2:链式操作 BWq/TG=>
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z&+
zl6
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。 d;G~hVu
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。 m(47s
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。 =Hu0v}i/
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct TI9X.E?
#hxyOq,
template < typename T > &0v.E"0<
struct result_1 46,j9x
{ f_6`tq m%
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _p}xZD\?,
} ; zFhgE*5
KSqTY>%fnv
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: | {P|.
F=wRkU
template < typename T > :Jxh2
struct ref $\\lx_)
{ j,
u#K)7{T
typedef T & reference; )pgrl
} ; `y!/F?o+!
template < typename T > >-cfZ9 {!
struct ref < T &> f~M8A.
{
'3,\@4
typedef T & reference; Ex(3D[WmMW
} ; \cySWP[
'fW#7W
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ka-p& Uv1<
fEnQE EU~P
template < typename T > Tj/GClD:%
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;!u;!F!i
{ Kn}ub+
"J
return l(t) = r(t); M'5'O;kn
} Nw<P
bklz
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。 <n0{7#PDqw
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hKe30#:v
T~>#2N-Z
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 >)4YP*qIPb
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1(gfdx9|b
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mN}7H:,
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1Ix3i9
最后的布局是: W)=%mdxW0
Add Fvl`2W94;
/ \ h%}(h2W
Divide 5 <[Oo*:A!7
/ \ <