一. 什么是Lambda .yF7{/
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }T+pd#>
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, MqI!i>
S-:l
60.
T;}pMRd%
*Ta*0Fr=9|
class filler 0BIH.ZV#
{ }o?@
public : DP*[t8
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} [ua{qJ9
} ; ]pr;ME<M{
P$D1kcCw
%c(':vI#
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: hun/H4f|
l23#"gGb
I"9S
!UlG!820
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); O- &>Dc
pXCmyLQ
=8fp4#]7
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mg*[,_3q33
Vo"\nj
\ey3i((L
t*^Q`V wQ
二. 战前分析 +B%ZB9
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 nYMdYt04sl
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 eEQ
4L\d
3m?3I2k
t8 #&bUX
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); }S$]MY,*
/* --------------------------------------------- */ !B(6
vector < int *> vp( 10 ); m4|9p{E
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y%\kgWV
/* --------------------------------------------- */ HkEfBQmh
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); Qg9 N?e{z
/* --------------------------------------------- */ Q5/".x^@
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 5B@+$D[0?3
/* --------------------------------------------- */ o|AV2FM)
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); b4s.`%U
/* --------------------------------------------- */ Z@ *^4Ve
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); B9n$8QS
IiIF4 pQ,
F\Ex$:%~
aDTNr/I
看了之后,我们可以思考一些问题: 3xh~xE
1._1, _2是什么? d?*=<w!A
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。 \:\rkc9LI
2._1 = 1是在做什么? sUcx;<|BC
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。 -D0kp~AO4N
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。 *<zfe.
Sim\+SL{#
}^^X-_XT
三. 动工 0S;H`w_S
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: INE8@}e
?x"<0k1g
Id(L}i(X
{d(@o!;Fi
template < typename T > frk(2C8T
class assignment $+)SW{7
{ [F/>pL5U$
T value; gEMxK2MNXj
public : u)MdFz
assignment( const T & v) : value(v) {} B3]q*ERAo
template < typename T2 > NB;8 e>8
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } noC]&4b
} ; !&Vp5]c
,[%KSyH
|#Bz&T
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 vZmM=hW ~
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (qnzz!s
#)2'I`_E
3VbMW, _&"
gN
Xg
class holder %%}U
-*b
{ 5\V>Sj(
public : f+j\,LJ
template < typename T > Tf)qd\
assignment < T > operator = ( const T & t) const (\>3FwFHW|
{ G<l+94(
return assignment < T > (t); Jc"xH~,
} N2vSJ\u
} ; kqYWa`eE
\L-o>O
eYMp@Cx
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: /\V-1 7-
(PE x<r1
static holder _1; anjU3j
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 x4Mq{MrWp
p?2\9C4
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ;"$Wfy
而不用手动写一个函数对象。 0qqk:h
5fMVjd
Ds?
@LE|
}9<pLk
四. 问题分析 /qa{*"2Qo
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。 YD_hg#=n
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。 4!64S5(7t
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lM~ 3yBy
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (B{`In8G>y
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \C $LjSS-
:a
@_GIC
五. 问题1:一致性 >
L_kSC?
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?| t<wjS|4
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (-viP
W+d=BnOa8
struct holder U1}-]^\
{ +Kw:z?
// }lt5!u~}
template < typename T > GKTt!MK
T & operator ()( const T & r) const 7v3'JG1r-
{ d(9ZopJrQ
return (T & )r; @k['c
} L_3Ao'SA
} ; $L7Z_JD5
YEH /22
这样的话assignment也必须相应改动: p'{B|ujj6
o{7wPwQ;*
template < typename Left, typename Right > #d2XVpO[0
class assignment IcRA[
g
{ >W Tn4SW@
Left l; /j46`F
Right r; ]r|sU.Vl
public : Z;Q2tT/F
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _ p%=RIR
template < typename T2 > uF,F<%d
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } "159Q
} ; wV8_O)[
fUj[E0yOF
同时,holder的operator=也需要改动: dt&m YSZ}
(7Su{tq
template < typename T > P/i{_r
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const hOZ:r =%
{ O*0%AjT6
return assignment < holder, T > ( * this , t); c\A
4-08
} \PReQ|[ah
{Tx"G9
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@,,FFz[K
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gQ90>P:
>NLG"[\
return l(rhs) = r; rlxZ,]ul
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。 w5fVug/;P
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #uTNf78X
O0^m_
template < typename Tp > )Y4;@pEU
class constant_t W]Bc7JM]T+
{ #gW"k;7P
const Tp t; 8/W(jVO(-
public : pmda9V4
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DO*rVs3'p[
template < typename T > M3q%(!2
const Tp & operator ()( const T & r) const kU:ge
{ `C pfQP&^
return t; XZ%3PMq
} nA owFdCD
} ; 6g*?(Y][
<pA%|]
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "&Q sv-9t
下面就可以修改holder的operator=了 2{U5*\FhVX
^!&6z4DP
template < typename T > YV%y
KD
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const mVXwU](N
{ O>R@Xj)M
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); 1S[4@rZ
} ]{Y7mpdB
:m]KVcF.
同时也要修改assignment的operator() Ms<v81z5T
--OAsbr
template < typename T2 > {Jbouj?V!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 'p_|Rw>
现在代码看起来就很一致了。 _tlr8vL
%Ev)Hk
六. 问题2:链式操作 xig4H7V
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i[Qq,MmC
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。
- +<ai
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。 5J-slNNCQ
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。 |@W|nbAfX
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SA{noM
QXI#gA
=
template < typename T > s4uZ >
struct result_1 <) cJz
{ &?@gCVNO,
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [L>mrHqG
} ; r\A|fiL
ppuJC'GW
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: C>A} e6o
qrHCr:~
template < typename T > A&N$=9.N1
struct ref GvzaLEo
{ {K N7Y"AI
typedef T & reference; y_``-F&Z
} ; ?%cZO"
template < typename T > dvE~EZcS
struct ref < T &> 3mQ3mV:
{ !_q=r[D\
typedef T & reference; [_`<<!u>-
} ; vs^)=
Ip<