一. 什么是Lambda #ws6z`mt
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^b4o 0me
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, F"LT\7yjyG
Wd[XQZ<
CNzK-,
#SL/Jr
DZ
class filler 9F3`hJZRy>
{ Cnc77EUD
public : zX3O_
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 8ciLzyrY*
} ; UZV)A}
"?]5"lNC|
8s|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: i+2J\.~U#G
m^`X|xK-
b*,R9
Ros5]5=dP
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); :yv!
x
JjM^\LwKkL
Drg'RR><
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h~dM*yo;
-WEiY
GSl\n"S]=
U5Rzfm4
二. 战前分析 }D0j%~&"e
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^Xg^9
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 z%b3/rx
,u$$w
p<Zf,F}
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); y:1?~R
/* --------------------------------------------- */ 1W5YS +pf
vector < int *> vp( 10 ); cZ5[A T
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j&8U:Q,
/* --------------------------------------------- */ B^eea [
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); 5"{wnnY%K}
/* --------------------------------------------- */ t#kmtJC
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 18a6i^7
/* --------------------------------------------- */ |s|RJA1
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); X~lOFH;}q
/* --------------------------------------------- */ guBOR0x`
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); MTr _8tI
b%AYYk)d?
&H*F
zm"& 8/l
看了之后,我们可以思考一些问题: GlVq<RG*
1._1, _2是什么? `,TPd ~#~
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。 #LF_*a0v
2._1 = 1是在做什么? 1`b?nX
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。 aFKks .n3
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。 Il!iqDHz3
hd+JKh!u
^ 3Vjmv
三. 动工 l46O=?usDX
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V$@@!q
w
W-GBY3
6Bs_"
P[
GMksr%0Pj
template < typename T > 1w?X~VZAX
class assignment ZSxKk6n}J
{ !iITX,'8
T value; 5PdC4vI*+
public : G>cTqD6gT
assignment( const T & v) : value(v) {} `lr\V;o!
template < typename T2 > L{aT"Of{X
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } }eBy
p
} ; 3&_(D)+
T-JJc#
gm4-w 9M[p
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :s*&_y
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3"%:S_[
60-LpGhvy
T<P4+#JK
Bf[D&O
class holder owQLAV
{ Ro?yCy:L'
public : 76xgExOU?C
template < typename T > =yk#z84<
assignment < T > operator = ( const T & t) const tWD*uAb
{ V.;0F%zks5
return assignment < T > (t); `Q}.9s_ri
} k?1cxY s
} ; }i?P(
Au
POx~m
:N(L7&<
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 61CNEzQ
%J3#4gG^v
static holder _1; B7va#'ne4{
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _k
_F
eF!c<
Kcr
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ;p1%KmK3
而不用手动写一个函数对象。 RDk{;VED{
F^KoEWj[H
*9*6n\~aI
">NBPanJ
四. 问题分析 'Zk&AD ~
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 rXvvJIbi
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
Ws}u4t
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 foaNB=,
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (iH5F9WO
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^h=;]vxO
65qH
五. 问题1:一致性 Kq{9:G
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zI(b#eUF
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DS-Kot(k(z
<"aPoGda
struct holder e$ E=n
{ #>[+6y]U!
// v-4eN1OS
template < typename T > SbrBlP:G
T & operator ()( const T & r) const liPUK #
{ ?\.P
return (T & )r; \/lH]u\x
}
,!PNfJA2
} ; dLG5yx\js
%]RzC`NZ
这样的话assignment也必须相应改动: rQ.j$U
O zY&^:>
template < typename Left, typename Right > P#"vlNa
class assignment %F1 Ce/
{ m`E8gVC
Left l; ]@>bz
Right r; ]`]m41+w
public : b'uH4[zX%
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `[/BG)4
template < typename T2 > EVrOu""
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } =@&]PYv
} ; >=[w{Vn'Mf
,]1K^UeZ
同时,holder的operator=也需要改动: h,0mJj-ma
`QAotSO+
template < typename T > jcv3ES^
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const :1=mNrg
{ Jc:*X4-'
return assignment < holder, T > ( * this , t); .Mdxbs6.C
} [u=b[(
-i7W|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。 4: 5 CnK
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Mryi6X T
i{!i%`"
return l(rhs) = r; Sh}AGNE'
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。 GYyP+7K4l[
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r4D6g>)h1q
lRX*\M\`
template < typename Tp >
&-s!ko4z
class constant_t f
\[Z`D
{ qP *$wKY,
const Tp t; :1s6h%evrT
public : #*1\h=bzmW
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i{
eDV
template < typename T > qGr(MDLc
const Tp & operator ()( const T & r) const KKl8tI\u~
{ >Ix)jSNLgo
return t; 9^3y\@ m
} 7YkxIzE
} ; n<y!@p^X
]7fqVOiOu
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J'.U+XU
下面就可以修改holder的operator=了 > & \QLo[5
G}AfCd4
template < typename T > 83Bp_K2\
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const e(,sFhR
{ 9=K=gfZ
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); (]0ZxWF
} [#$z.BoEo
&iId<.SiJ
同时也要修改assignment的operator() CXb)k.L
IH'DCY:
template < typename T2 > >jq~5HN
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } $@7S+'Q3
现在代码看起来就很一致了。 Ks{^R`Oau
M~zdcVTbH
六. 问题2:链式操作 4JT9EKo
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K.dgQ-vn
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 zl=RK
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 -{-w5_B$
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。 `$fwLC3j
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <