一. 什么是Lambda g>eWX*Pa|
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mA_EvzXk\
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, $: 1/`m19
Ov4 [gHy&
4>fj@X(3
5|t-CY{?b
class filler Raetz>rL
{ c,ct=m.|6A
public : T+rym8.p
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} wV{j CQ
} ; <:N$ $n
)8n?.keq
WE_'u+!B
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: sSD&'K=lq
yd'cLZd<}
H@ty'z?
M?hPlo"_
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); K`ygW|?gt
rM6S%rS
{{[@ X
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pU,\ &3N
!=yO72dgLY
yp@cn(:~
UfV {m
二. 战前分析 9$VdYw7D
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。 7lJ8<EP9
u
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 V~5vR`}
uC#]F@
7~ZG"^k
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); SrOv*
D 3
/* --------------------------------------------- */ fIatp
vector < int *> vp( 10 ); :B|rs&
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Wf%)::G*uR
/* --------------------------------------------- */ #BS!J&a
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); QfM^J5j.M?
/* --------------------------------------------- */ z&um9rXR
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); a8%T*mk(
/* --------------------------------------------- */ +|K,\
{'U
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 8{{^pW?x
/* --------------------------------------------- */ p;R&h4H
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); N[O_}_
9o6qN1A0g
-xJ\/"A
upJy,|5
看了之后,我们可以思考一些问题: 7)Tix7:9S;
1._1, _2是什么? #^ .G^d(=
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。 `ZP[-: `
2._1 = 1是在做什么? j.+,c#hFo
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。 IBNb!mPu%
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。 CUjRz5L
Bxj4rC[
6(1
&6|o3
三. 动工 S_VzmCi
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5"q{b1
KpS=oFX{}
<8Z%'C6d
"/UPq6
template < typename T > w>Ft5"z
class assignment T:CWxusL
{ (>Pz3 7
T value; gq~`!tW'
public : `$3P@SO"
assignment( const T & v) : value(v) {} |Xv\3r
template < typename T2 > ,c;#~y
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } *|0W3uy\Y
} ; &qa16bz
ZC^?ng
*S4&V<W>
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %VXIiu[
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~wGjr7Wt
y6s/S.
SxC(:k2b;
=umF C[.W
class holder lb"T'}q
{ \(5Bi3PA}
public : AJRiwP|H+
template < typename T > Tm~jYgJ
assignment < T > operator = ( const T & t) const *t={9h
{ F1`mq2^@
return assignment < T > (t); X&K,,C
} :b#5cMUe
} ; ~n/:a
~ r$I&8
_qQo}|/q
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: % %2~%FVb
u/\Ipk/
static holder _1; 15DlD`QV
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {>brue*)
y>RqA*J
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); r&L1jT.
而不用手动写一个函数对象。 Vr&v:8:wb
pcm1IwR`
tfe'].uT
Z@Qf0
c
四. 问题分析 O9{A)b!HB
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [Kbna>`
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 O9p^P%U "
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0upZ4eN
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,-Lv3
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2b:I.
mFIIqkUAL
五. 问题1:一致性 Uf$IH!5;Z
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?| ?/p."N:]H
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a1weTn*
RZj06|r8
struct holder _ `7[}M~
{ Pp|pH|(n ,
// YeF'r.Y
template < typename T > .+^o {b
T & operator ()( const T & r) const ]d&;QZ#w
{ w Kz*)C
return (T & )r; 8[8U49V9(
} jqoU;u`
} ; +6Vu]96=KC
F0Z cV>j}
这样的话assignment也必须相应改动: eA/}$.R
a6op
template < typename Left, typename Right > uYc&Q$U
class assignment Zo,]Dx
{ a+\s 0Qo<
Left l; HMR!XF&JjC
Right r; P$G|o|h
public : W8!8/IZbN
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}
lx~mn~;x
template < typename T2 > UX'tdB
!A
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } @gJPMgF$F
} ; Szlww
_LZ 442
同时,holder的operator=也需要改动: NMP*q
@
.GPuKP|
template < typename T > @(rLn
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const rX&?Xi1JeV
{ KhbbGdmfS$
return assignment < holder, T > ( * this , t); ;{cl*EN
} 'zTa]y]a
k${F7I(Tb
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 #Cz:l|\ i
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VH.}}RS%
vYG$>*
return l(rhs) = r; Aj=c,]2
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。 Cd7d-'EQn
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +;;pM[U
{*4Z9.2c*
template < typename Tp > )i>T\B
class constant_t DZ|/#- k
{ . J*2J(T,
const Tp t; K+c>Cj}H
public : ;4]l P
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^KFwO=I@PV
template < typename T > HC ?XNR&
const Tp & operator ()( const T & r) const 2O9OEZdKB
{ i{ /nHrN
return t; >(a/K2$*1
} HLM"dmI
} ; N&lKo}hk
\[x4
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .w]S!=h
下面就可以修改holder的operator=了 3Kum
90)rOD1B
template < typename T > hn u/
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const &,`P%a&k
{ Aaix?
|XN
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); OAz-w
} h%@#jvh?4
vweD{\b
同时也要修改assignment的operator() n?A;'\cK
6@ )bZ|
template < typename T2 > ,cFp5tV$
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } (tP^F)}e5
现在代码看起来就很一致了。 u8@>ThPD
$(%t^8{a~G
六. 问题2:链式操作 sQe>LNp,G
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gG=E2+=uy
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bDPT1A`F
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 gs77")K&
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;rH@>VrR
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct pF"IDC
O8ZHIs
template < typename T > tI(co5 W
struct result_1 .{W)E
{ c^8y/wfok
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n-_-;TYH
} ; v<Ux+-
[t`QV2um
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: _/!IjB:(70
3^zOG2
template < typename T > %@FTg$
struct ref hYN b9^
{ ysiBru[u
typedef T & reference; Gwkp(9d
} ; 4%k_c79>
template < typename T > Ws`P(WHm
struct ref < T &> 1cdM^k
{ C,D~2G
typedef T & reference; etH%E aF[
} ; dGzZ_Vf
*l^%7Wrk
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4<&`\<jZ
qcfLA~y
template < typename T > 5<ycF_
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u|D_"q~+6
{ A3N<;OOk
return l(t) = r(t); AHhck?M^
} #X"eg
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。 DP9hvu/85
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YX_p3
X^H)2G>e
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 Dl%NVi+n
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6^.<