一. 什么是Lambda Es>' N3A
z
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
f' A$':Y
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, T Q41i/{
.7Mf(1:
7hJX
yaz6?,)
class filler Yxq!7J
{ ~n=DI/AJ@-
public : 2u.0AG
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ^ITF*
} ; Sk{skvd;
bPVk5G*ruP
d(IJ-qJN
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: il^;2`]&
("U<@~
JrcbJt
b1Vr>:sK47
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 4,y7a=qf3
f*%kHfaXgN
Fz#@ [1,
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X>I3N?5
U["0B8
r+#{\~r7T
x2v0cR"KL
二. 战前分析 N7?]eD
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。 )rEl{a
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 Y` }X5(A@
@i#JlZM_
B:h<iU:'D
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); |_?e.}K
/* --------------------------------------------- */ >XtfT'
vector < int *> vp( 10 ); 5 `1
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gnJ8tuS
/* --------------------------------------------- */ AM+5_'S,
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); kQkc+sGJf
/* --------------------------------------------- */ 9#9 UzKX#
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); @gN"Q\;F
/* --------------------------------------------- */ O2fq9%lk
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 1L,L/sOwB&
/* --------------------------------------------- */ R-%6v2;ry
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); $0$sM/ %
NP;W=A F
0AHQ(+Ap
5L3+KkX@
看了之后,我们可以思考一些问题: ^PEw#.WG
1._1, _2是什么? "Z&.m..gc
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。 v,i|:;G
2._1 = 1是在做什么? "t^v;?4
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。 W>#yXg9
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。 gqS9 {K(f
0+SDFh
tWn
dAM(U7
三. 动工 nI6gd%C
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +q&Hj|;8r
SnE^\I^O
?^voA.Bv<
d,GOP_N8I
template < typename T > |Gic79b
class assignment }{R*pmv$bN
{ NQ`D"n
T value; ]5'$EAsuW
public : 8 m"k3:e^
assignment( const T & v) : value(v) {} 3(c-o0M
template < typename T2 > `,]Bs*~
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } CH6 m
} ; ?xR7Ii3
^+x?@$rq
^fsMfB
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 * zp tbZ
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d-b04Q7DQ
K/W=r
uHU@j(&c
$Ivjcs:
class holder 8m")
)i-
{ %jtUbBN
public : w0!$ow.l
template < typename T > w(@r-2D"
assignment < T > operator = ( const T & t) const Jk*cuf`rq
{ @` KYgjjH
return assignment < T > (t); ,;,B7g
} krfXvQJwJ
} ; .D W>c}1
o-6d$c}{f
`<9>X9.+
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: LGt>=|=bj
4]r_K2.cc
static holder _1; H9)@q3<
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PCl5,]B}
~xd?y*gk;
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 9[/0
而不用手动写一个函数对象。 k|-\[Yl .
6\8d6x>
wsmgkg
HAn{^8"@
四. 问题分析 -+"#G?g
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。 B[L m}B[
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。 ]LB_ @#
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 WJq>%<#
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c9+G
Qp
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G[KjK$.Ts?
*?<N3Rr*
五. 问题1:一致性 x^K4&'</
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?| HJ&P[zV^
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {VAih-y
_^ENRk@
struct holder ,'
k?rQ
{ e)uC
// Dck/Ea
template < typename T > aEN` `
T & operator ()( const T & r) const %O`@}Tg
{ m]jA(
return (T & )r; EL~$7 J
} gBqDx|G
} ; ?L }>9$"
rDFrreQP
这样的话assignment也必须相应改动: ( eKgc
aMI;;iL^
template < typename Left, typename Right > LhO\a
class assignment 8~(xi<"e
{ ?TA7i b_
Left l; )M0`dy{1
Right r; 5t:Zp\$+`
public : yX!fj\R
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} == wX.y\.n
template < typename T2 > \dHqCQ
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } !R@LC
} ; 58Ibje
?"@Fq2xgB4
同时,holder的operator=也需要改动: CE3l_[c
O&?i#@5#
template < typename T > O1v)*&NAI
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const jq
H)o2"/
{ hJM&rM7
return assignment < holder, T > ( * this , t); L62'Amml
} IRbyW?/Xv
GDLi?3q
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。 ^(JrOh'
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `%Fp'`ZM$8
R%.`h
return l(rhs) = r; U =J5lo
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (m3hD)!+y
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]+:yfDtZd
4.,EKw3
template < typename Tp > :-{"9cgFR
class constant_t CmB_g?K
{ %gmx47
const Tp t; Bj7*2}
public : XH%pV
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /[TOy2/;%b
template < typename T > K e4oLF2
const Tp & operator ()( const T & r) const oB 1Qw'J
w
{ w>2lG3H<
return t; ]y{tMC
} :lai0>
D
} ; 2E40&
/!ElAL
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >7BP}5`.;
下面就可以修改holder的operator=了 30HUY?'K
A"S"La%"
template < typename T > L$=R/l
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const M!6Fnj
{ >n,_Aj
c
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); Q+1ot,R
} 8fqabR
p&Qb&nWk<
同时也要修改assignment的operator() .OJGo<#$f
0se%|Z|8
template < typename T2 > F/2cQ.u2
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } tz]0F5
现在代码看起来就很一致了。 r $S9/
2xN7lfu1RB
六. 问题2:链式操作 "[ LUv5
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g/C 7wc
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 |&@q$d
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。 \>S.nW
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。 PSc=k0D
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $R}C(k
;?
:Pq&l.
template < typename T > c^= q(V
struct result_1 8
o}5QOW
{ k1D7=&i
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bZ_&AfcB
} ; vGyQ306
b_Y+XXb<
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: B<s+I#
(`4&