一. 什么是Lambda >Q#_<IcI
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3VbMW, _&"
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, Mk7,:S
b'4{l[3~nl
{Tl5,CAz
?k]^?7GN
class filler pM=@
{ {A2(a7vV
public : 8TZNvN4u
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} _<|NVweFS
} ; Q-_&5/G
htj:Z:C`
+ZEj(fd9
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: <T+)~&g$
YN#i^(
/mX/
"~
_$ ]3&P
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); >fJY
Lqb9gUJ:U
Fx*iAH\e
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d:.S]OI0
-uXf?sTV
(;;%B =
W~z
2Q
so
二. 战前分析 +hI:5(_
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。 Va"Q1 *"
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 9aFu51
+]
>o@
8e:J{EG~
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 3,=97Si=
/* --------------------------------------------- */ /-)\$T1d
vector < int *> vp( 10 ); *JDQaWzBd
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P3UU~w+s
/* --------------------------------------------- */ f^b.~jXSR}
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); _]@
/* --------------------------------------------- */ NKd}g
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); I !=ew |
/* --------------------------------------------- */ '/%]B@!
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); zgXg-cr
/* --------------------------------------------- */ 4t]ccqX*{
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 'hN_H}U
w{l}(:xPp
|*ss`W7F,2
6e0tA ()F
看了之后,我们可以思考一些问题: Zvz Zs
1._1, _2是什么? Jw3VWc
]]
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。 AI0YK"c?
2._1 = 1是在做什么? m r"b/oM{
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。 hkB/
OJ
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。 $5N %!
],#Xa.r
#d2XVpO[0
三. 动工 Hd]o?q\
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^)oBa=jL4
viB'ul7o
ix2V?\
`Y>'*4a\
template < typename T > :}'5'oVG
class assignment vqO d`_)
{ KT$Za
T value; R8LJC]6Bh
public : _)-t#Ve
assignment( const T & v) : value(v) {} fUj[E0yOF
template < typename T2 > C+o1.#]JM
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } n-zAkKM
} ; x7\b-EC
]!CMo+
vZMb/}-o
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;Z^\$v9?
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q*4{2oQ
)E9[=4+*C$
UMtnb:ek
prtNfwJz1j
class holder T_iX1blrgh
{ kNq>{dNRx
public : 6S K;1Bp-{
template < typename T > b9nTg
assignment < T > operator = ( const T & t) const 1eHU!{<fqm
{ [g)HoR=&
return assignment < T > (t); y7pwYRY
} h</,p49gM
} ; ]R%[cr
s0r::yO
Ckd
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: \LuaI
O2x bHn4
static holder _1; wwh1aV *
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xqm-m
/bdL.Y# V
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); "x1?T+j4
而不用手动写一个函数对象。 a]H&k$!c
^mH:8_=(.
To/6=$wto
x%h4'Sm
四. 问题分析 l4Au{%j\
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。 6roq 1=
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。 }%75Wety
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z)%Ke~)<\@
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S\76`Ot
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]{Y7mpdB
<JUumrEo
五. 问题1:一致性 ~8JOPzK
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?| '=AqC,\#
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {CH5`&
%CoO-1@C
struct holder )FQxVT,.
{ z}BuR*WSY{
// K<wg-JgA
template < typename T > &/m0N\n?
T & operator ()( const T & r) const "+XF'ZO
{ kz0pX-@b
return (T & )r; #,[z}fq
} m@Hg:DY
} ; O0l1AX"
Kz~E"?
这样的话assignment也必须相应改动: C6"{-{H
d9iVuw0u<
template < typename Left, typename Right > o[I
s$j
class assignment i/{dD"HwM
{ h 8<s(WR
Left l; E]w2
{%
Right r; ?_-5W9
public : sA~Ijg"6
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D`'h8:\
template < typename T2 > .(^%M
2:6
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } vRkVPkZ6|
} ; V~#8lu7;
y$Fk0s*>
同时,holder的operator=也需要改动: KzZfpdI92
ilRPV'S^
template < typename T > /'4]"%i%3
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const -e\OF3Td
{ '}l7=r
return assignment < holder, T > ( * this , t); o,rK8x
} <=~*`eWV
GX+Gqj.
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。 %)ri:Q q
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
eC[G4
:]icW^%
return l(rhs) = r; aH7@:=B
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。 G>edJPfQ
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QsX`IYk
M1z ?E@kz
template < typename Tp > HQZJK82
class constant_t wZ5k|5KtW
{ HCKoc L/]h
const Tp t; _BEDQb{"|
public : x.9[c m-!
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yxtfyf|9 '
template < typename T > ep6V2R
const Tp & operator ()( const T & r) const 6&"*{E
{ i"0*)$
hW
return t; lSfPOx;*
} 9=J 3T66U
} ; rR4?*90vjj
/2Z7
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %x./>-[t
下面就可以修改holder的operator=了 +TW,!.NBG
fh*7VuAc
template < typename T > ZcHd.1fXh
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const (zPsA
{ _b`/QSL
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); "r=p/"4D
} J8B0H1
)j QrD`
同时也要修改assignment的operator() iu9+1+-
QYj*|p^x
template < typename T2 > Y
.E.(\
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } ]DUmp6
现在代码看起来就很一致了。 y1h3Ch>Y
DW>O]\I
六. 问题2:链式操作 >uo=0=9=
现在让我们来看看如何处理链式操作。 : sG/
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;h JK-Y
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。 a$EudD#+
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 zjTCq; G
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cj4o[l
l*Q OM
template < typename T > BI<(]`FP;s
struct result_1 6FX]b4
{ </B:Zjn
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Zbr1e5?
} ; jgqeDl\=+
.kyes4Z
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: E<p<"UjcCJ
xouBBb=
template < typename T > b)>l7nOc
struct ref <O41M\,
{ M<x><U#]A
typedef T & reference; ?y@;=x!'
} ; |RBL5,t^
template < typename T > a# Uk:O!
struct ref < T &> _ t.E_K
{ ^U^K\rq 1u
typedef T & reference; 3*F|`js"
} ; Q>xp 90&.n
f*EDSJu\
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9%dO"t$-q
-dw/wHf"
template < typename T > djn<