一. 什么是Lambda KECElK3uj
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3Db3xN
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, |!H?+Jj:
C#i UP|7hh
H^~.mBP
n
-fgC"2H
class filler T;\^#1
{ C}?0`!Cc%
public : lFUWV)J\
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} h(B,d,q"
} ; TFR(
4W
z[#Fog
r]P, 9
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: $P:
O/O=>
ukuo:P<a
W~ULc9
-6=<#9R
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); )9=(|Lp
`@`1pOb
RGD]8mw
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 td{O}\s7D
~%#mK:+
`C_'|d<HA
b-@\R\T
二. 战前分析 7S$&S;
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。 g):]'
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 OQ4c#V?
-Dzsa
f+Dn9t
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); w7-WUvxl
/* --------------------------------------------- */ XD-^w_
vector < int *> vp( 10 ); ,xths3.K
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gJ3c;
/* --------------------------------------------- */ ~^N]yb
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); uH\kQ9f
/* --------------------------------------------- */ ?mRE'#
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); },+~F8B
/* --------------------------------------------- */ #T~&]|{,
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); F9XT
lA
/* --------------------------------------------- */ !:fv>FEI9
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); NvtM3
Wv K(G3
fP%Fyg^k
(A/0@f1#
看了之后,我们可以思考一些问题: S<6k0b(,_3
1._1, _2是什么? S{p}ux[}=
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。 .dq
"k
2._1 = 1是在做什么?
N<JHjq
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。 vz`@x45K
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。 (E($3t8
:WXf.+IA
:#="%
三. 动工 L>Jd7;=
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rOl6lQW
u/AT-er;
L2-^!'
QLbMPS
template < typename T > @qK<T
class assignment ilEi")b=
{ b; 9n'UX\
T value; :kw0y
public : O|v
(58A
assignment( const T & v) : value(v) {} J\W-dI
template < typename T2 > K]N~~*`%`
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } uhn%lV]
} ; s` >H
Q!CO0w
Ly(P=M>"y
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @R:#"
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f\ "`7
l+
T,2sd
s3lJu/Xe{
V,QwN&
class holder WOndE=(V
{ RfbdBsL
public : z] @W[MHY
template < typename T > G%w_CMfH
assignment < T > operator = ( const T & t) const izt^Wi|
{ 9NIy#
return assignment < T > (t); & 5
<**
} rFXSO=P?Z
} ; {-*\w-~G
W\ULUK
mf*Nr0L;J
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: R40W'N1%q
wz@FrRP=
static holder _1; Y">4Qx4W
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 P"4Mm,
C
]G1R0 Q
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); mC(u2
而不用手动写一个函数对象。 B1w0cS%%:
!Q[}s#g
SWoEt1w
irFc}.dI
四. 问题分析 a%[q
|oyR
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {'(ej5,6
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 d)*(KhYie@
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~PUsgL^
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =49o U
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !d4HN.a7+u
T8q[7Zn
五. 问题1:一致性 :c;_a-69
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| a"qR J-@
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /Nqrvy=
OLFt;h
struct holder ??TdrTS
{ </w7W3F
// y''0PSfb#
template < typename T > <lx^aakk!
T & operator ()( const T & r) const X\G)81Q.S
{ wF;B@
return (T & )r; U(A4v0T
} 9 x [X<
} ; `V~LV<v5
^?Vq L\V5
这样的话assignment也必须相应改动: DB Xm
M7U:g}
template < typename Left, typename Right > 1E^{B8cm
class assignment m3%ef
{ LY1KQu Y
Left l; ftW{C1,U7
Right r; 9d] tjT
public : T+BIy|O
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ! [q}BU4
template < typename T2 > @fDQ^ 4
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } NV(fN-L
} ; R8{e&nPE
b60[({A\s&
同时,holder的operator=也需要改动: b#}t:yy
?k
w/S4
template < typename T > bQ=s8'
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 0Ts!(b]B
{ s9:%s*$u
return assignment < holder, T > ( * this , t); l)iv\j
} %30T{n:
I W8.
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。 g?$e^ls
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I-,X wj-
rkP4<E-M
return l(rhs) = r; q'fPNQg
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Kd
TE{].d
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ][rTQt m
e7hO;=?b'
template < typename Tp > F42TKPN^uu
class constant_t v?%0~!
{ Flne=ij6g
const Tp t; uJm #{[
public : &:C{/QnA
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3P3:F2S R
template < typename T > `L+~&M
const Tp & operator ()( const T & r) const y 2cL2c$BT
{ u&
AQl.u
return t; `J]<_0kX}%
} Q;Q
} ; 3[iSF5%V*p
^,~N7`
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {4o\S
下面就可以修改holder的operator=了 g8rp|MOH
Kyyih|{
template < typename T > 3[,wMy"
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const K]%N-F>r
{ \kfcv
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); $]Rl__;
} oMz/sL'u
5_PWGaQa
同时也要修改assignment的operator() nP5d?
//6^+-he
template < typename T2 > d~vTD|Et
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } +$(71#'y
现在代码看起来就很一致了。 9PUa?Bc`=
tru;;.lj8K
六. 问题2:链式操作 fuQ4rt[i
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $dr27tse&<
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。 V>1D1
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。 y4 dp1<t%
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。
kT>r<`rt
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e!.7no
rL.<Z@-
template < typename T > ^l&nB