一. 什么是Lambda r=Gks=NX"
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8<5]\X
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, q$p%ZefZ
) g0%{dfJ
Y$o<6[7
z__EYh
class filler (DJ"WG
{ FSP+?((
public : eP.wOl
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 0;hqIJcE:\
} ; >f^r^P
Y1L[;)H n
dA#Q}.*r
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_1:tW
&
s:?SF.
+ndaLhj'
a Ve'ry
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); N1Ng^aY0
B`YTl~4
s kvGU(G}
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i3dkYevs?
Q`~jw>x
^pxX]G]
:D euX
二. 战前分析 ]99|KQ<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。 u6?Q3
bvI
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 C7XxFh
oxC[F*mD
\4&fxe
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 26e]`]!SU
/* --------------------------------------------- */ i=ea
?eT`
vector < int *> vp( 10 ); {mm)ay|M
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [I0:=yJ+
/* --------------------------------------------- */ C'G/AU
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); \<.+rqa!
/* --------------------------------------------- */ 63^O|y\W8
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); VQ"hUX8
/* --------------------------------------------- */ 8H;t_B
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); .@2m07*1
/* --------------------------------------------- */ XQ#;Zs/l
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); P !AEf#1
Ld\R:{M"
aL*&r~`&e'
j -0z5|*KE
看了之后,我们可以思考一些问题: lyIl-!|
1._1, _2是什么? t!* ?dr
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。 kv]~'Srk
2._1 = 1是在做什么? Z"Zmo>cV4
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。 %huRsQ%}
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。 +Um( h-;
I*%-cA%l
G(Lzf(
三. 动工 ,f<?;z
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vmi+_]
bT\1>
4<9=5 q]
BYpG
template < typename T > p
s/Ayjk
class assignment 7OC#8,
{ 83E7k]7]
T value; uya.sF0]9B
public : u0 P|0\
assignment( const T & v) : value(v) {} bmJ5MF]_fG
template < typename T2 > uYn_? G
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } zxJ]"N
} ; wi;Br[d
3Iua*#<m,
wE[]6\_x1
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]"J~:{, d
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rk&IlAE
MV<^!W
wL;lQ&
g@rb
class holder VkvB<3
{ E4xj?m^(y=
public : .|hf\1_J
template < typename T > fo5iJz"Z
assignment < T > operator = ( const T & t) const hq%?=2'9?
{ %+f>2U4I
return assignment < T > (t); >,TUZ
} V:qSy#e
} ; vBRQp&YwX
J3,fk)
!i{aMxUP
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: |h- QP#]/
0Z~p%C<LW
static holder _1; Z?}dq-Vh&
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0vFD3}~>
FQm`~rA~zt
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); >go,K{cK6
而不用手动写一个函数对象。 <L`KzaA
`2' #!-
SFO({w(
RzBF~2 >i
四. 问题分析 _XG/Pp)
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。 XDsx3Ws
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。 H!?c\7adX
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U@g4w!$r
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )+l\w3^6
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l9}3XI.=
q'|rgT
五. 问题1:一致性 t5[#x4
p
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;fsZ7k4]do
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V`X2>-Ex
H#@^R(
struct holder Kw-gojZ
{ p qfUW+>
// os,* 3WO
template < typename T > .JYaH?
T & operator ()( const T & r) const IT(lF
{ }M1`di4e
return (T & )r; ~$ng^D
} ]or>?{4g
} ; Inn@2$m~
X<i^qoV
这样的话assignment也必须相应改动: J!0DR4=Xi
TFH \K{DM
template < typename Left, typename Right > g,}_G3[j0m
class assignment |k+8<\
{ H(bs$C4F
Left l; )T';qm0w
Right r; E^QlJ8
public : Rec6c&5_
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `!XY]PI+e
template < typename T2 > y<HO:kZ8`
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ZNf6;%oGG
} ; %C$%!C
H18Tn!RDS
同时,holder的operator=也需要改动: o}W%I/s
{6"Ph(I1
template < typename T > (5#nrF]
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const TatpXN\
{ Y]NSN-t
return assignment < holder, T > ( * this , t); <0H"|:W>I]
} AmaT0tzJC
'ixwD^x
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。 9^,Lc1"M>
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R<[qGt|L
bLe<G
return l(rhs) = r; b?TO=~k,
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。 ?3*l{[@J
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z54EG:x.7^
2@9Tfm(=
template < typename Tp > ^.#jF#u~
class constant_t J/\V%~
1F
{ JQ,1D`?.a
const Tp t; [ JpKSTg[
public : `&KwtvkdI
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vY%d
template < typename T > 9{-EJ)
const Tp & operator ()( const T & r) const {7 $c8i
{ WKT4D}{1
return t; `wus\&!W
} 3D`YZ#M
} ; l%?T2Fm3>
@\0Eu212
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w9NHk~LHKF
下面就可以修改holder的operator=了 ux_Mrh'
?**+e%$$
template < typename T > eln&]d;
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const q8s0AN'@t'
{ OJ/,pLYu
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); Ko;{I?c
} 0}$Hi
b+@JY2dvj
同时也要修改assignment的operator() 0|$v-`P$
CPP`
qt%f
template < typename T2 > nyBJb(5"B
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } c/zJv*}x?
现在代码看起来就很一致了。 WpF2)R}G=
pcYG~pZ9
六. 问题2:链式操作 IkBei&4F`
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !'mq ?C=
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。 _acE:H
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。 I
6<*X
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。 )^4\,u\@
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1jy9lP=
I 4,K43|
template < typename T > 2C/$Ei^t
struct result_1 /h*>P:i].
{ P^w#S
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v1%uxthW
} ; g{8,Wx,,
Eve.QAl|
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: mMb'@
UG)8D5
template < typename T > QS{1CC9$
struct ref W0epAGrB
{ 4d8B`Fa9
typedef T & reference; h&Efg