一. 什么是Lambda E5.)ro=$
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RaG-9gujI
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, mM>{^%2Q:
#j'OrD
.LdLm991,Y
kE/>Ys@w
class filler C S+6!F]
{ wB"&K;t
public : 4km=KOx[
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} c7S<ex,
} ; f |aO9w
OyFBM>6gh
^-mz!{
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|r@:t[
X8F _Mb*
`[7&tOvSk
/1t(e._
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); v?5Xx{ym
0l{').!_
7w YSP&$
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j2g#t
}h EBX:-
V/<dHOfR\
j[9xF<I
二. 战前分析 IZniRd;
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。 %<:?{<~wH9
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 [sbC6(z
:,6dW?mun6
bvs0y7M='
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); cKdy)T%;
/* --------------------------------------------- */ ~cQP4
kBD]
vector < int *> vp( 10 ); ]g!k'@
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w=y!|F
/* --------------------------------------------- */ 5c`DkWne%
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); 'd(OFE-hn
/* --------------------------------------------- */ ct fKxGH
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); ^`Vt<DMT
/* --------------------------------------------- */ { SJ=|L6
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); K-(,,wS
/* --------------------------------------------- */ pNCk~OM
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); FK;\Nce&
2j*\n|"}{
o~ 2bk<]z
vUY?Eb[
看了之后,我们可以思考一些问题: A:0
1._1, _2是什么? iMYvC w/t6
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。 CSR6
2._1 = 1是在做什么? :$j!e#?=
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ')}$v+9h
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。 k-Le)8+b
}Sqey:9jH
V
:*GG+4
三. 动工 J9mLW}I?NW
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C5*j0}
w' #VN|;;!
Y6W3WPs(
cg}46)^<QH
template < typename T > ]nEN3RJ
class assignment !s9<%bp3
{ [}+0NGgR
T value; Oh5(8.<y
public : #<MLW4P
assignment( const T & v) : value(v) {} M%1-fd
template < typename T2 > >rB7ms/@E
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } f8B*D4R}
} ; 2u~0B +)K/
UW. F1)
N|WnUlf]:
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x{&0:|bCs6
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P)tX U
U"<Z^)
72@8M
\Llrs-0 M
class holder ak;fCx&
{ hJrxb<9@Y0
public : P5%DvZB$w
template < typename T > \"<&8
assignment < T > operator = ( const T & t) const P (_:8|E
{ f)vD2_E
return assignment < T > (t); (IAl$IP63s
} k'xnl"q
} ; pIqPIuy
1e _V@Vy
mdoy1a
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: D-8%lGS
0 jVuFl
static holder _1; ?k<wI)JR
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "mSDL:$
O_FT@bo\
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); +[zrU`!@
而不用手动写一个函数对象。 #Z"N\49
Z8}Zhe.
ACU0
P zzX Ds6
四. 问题分析 e-]k{_wm
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。 N?p9h{DG
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。 |rq~.cA
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Sr,ZM1J
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 o%+KS5v!
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d_QHm;}Cx
a+{YTR>0m
五. 问题1:一致性 (|I0C 'Ki
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?| |U8;25Y
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w-HgC
~lzV=c$t
struct holder pW:U|m1dS
{ KJ.ra\F
// `i9WnPRt
template < typename T > 'i%Azzv
T & operator ()( const T & r) const hOO)0IrIM*
{ ePrbG4xv
return (T & )r; .Xg%><{~
} \I/l6H>o3
} ;
i/y+kL
H]mY 6D51"
这样的话assignment也必须相应改动: eOZA2
'4L
i
template < typename Left, typename Right > WvAl!^{`
class assignment RIC'JLWQ
{ &dbX>u q
Left l; 66[yL(*+
Right r; H
\.EKZ
public : 1;?b-FEq:
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dWg$yH
template < typename T2 > 2j=3i@
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } H_o<!YxK
} ;
&j2L-)
~5:]Oux
同时,holder的operator=也需要改动: %[B &JhT
D4c}z#}*0
template < typename T > "@$o'rfT
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 5\S)8j `8
{ 4T Gg`$e;
return assignment < holder, T > ( * this , t); .Uh-Wi[
} 8:huWjh]M
sog?Mvoq
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。 kD >|e<}\
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SdnqM`uFo
?Xlmt$Jp
return l(rhs) = r; rw
^^12)
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 :>Z0Kb}7
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qV/"30,K
shYcfLJ
template < typename Tp > N{q5E,}
class constant_t Q'7o_[o/
{ .J&NM(qeZ
const Tp t; 6!+xf
public : P`-(08t
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SXwgn >
template < typename T > fx99@%Ii
const Tp & operator ()( const T & r) const TJ?}5h5
{ 2^[fUzL?
return t; 1[} =,uaM
} nO\|43W
} ; DS=kSkW^&5
~ Y4H)r
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Mff_j0D
下面就可以修改holder的operator=了 E@0wt^
A}t.`FLP,j
template < typename T > FK
}x*d
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const wZE[we^Q"
{ RLw=y{%p
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); !D7\$
g6g
} \X
Nb 9-
qVZ=:D{
同时也要修改assignment的operator() wrK$ZO]
O<L/m[]
template < typename T2 > SKD!V6S
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } '+f!(teLz
现在代码看起来就很一致了。 'gI58#v
t=xO12Z
六. 问题2:链式操作 !`=r('l
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uvc0"g1h
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。 C/<fR:`c
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。 v srce
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。 :*0k:h6g
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `vL R;D
#y-OkGS
^
template < typename T > wD22@uM#]
struct result_1 rnmWw#
{ H+zQz8zMC
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O JvEq@
} ; uLe+1`Y5Ux
9oKRu6]D-
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: *>$'aQ
l"CHI*
template < typename T > h&h]z[r R
struct ref iMk`t:!;#"
{ k8Qv>z
typedef T & reference; S8.nM}x
} ; qW?^_
template < typename T > s^L\hr
struct ref < T &> Sn7.KYS
{ @#*B|lHE
typedef T & reference; B&-;w_K
} ; D 67H56[
&fiDmUxj
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4y>G6TD^
a9FlzR
template < typename T > ]L}<Y9)t
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b.8HGt<%
{ hL67g
return l(t) = r(t); [M FV:Z
} P@k
;Lg"
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 YjvqU /[3
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'G@Npp)&^
h,TDNR<1L
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 r/:9j(yxr
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :d)@|SR1
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }..}]J;To
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _ky!4^B
最后的布局是: 0kmVP~K
Add &b"PjtU.X
/ \ &|/C*2A
Divide 5 IL YS:c58=
/ \ gl2~6"dc
_1 3 :_)Xe*O
似乎一切都解决了?不。 \<