一. 什么是Lambda /?/#B `
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +KEkmXZ
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, E^ hHH?w+
k#}g,0@
?hYqcT[%
!}M,
class filler JIO$=+p
{ #(LfYw.P1V
public : O;[9_[
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} "tS'b+SJ-S
} ; ZiFooA
'j%F]CK
#kkY@k$4
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: RE 3Z%;'
XH7xT@
BsZ{|,oQnZ
K:y^OAZfV
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 7?"y{R>E
s,*c@1f?
l]2r)!Q7
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4y}"Hy
HjWq[[Nz
=wi*Nd7L
t j Vh^
二. 战前分析 !.5),2
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \nrP$
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 G&eP5'B4i
qu6DQ@
~YC
SKY*.IW/Z
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 9=dkx^q
/* --------------------------------------------- */ FZpKFsPx
vector < int *> vp( 10 ); 9O,,m~B
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Lb=W;9;
/* --------------------------------------------- */ %bb~Y"
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ~:sE:9$z
/* --------------------------------------------- */ qBk``!|s]
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); oCi
~P}r
/* --------------------------------------------- */ *HM?YhR
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); ,je`YEC
/* --------------------------------------------- */ J#3{S]*v_
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); L$v^afP?
1D([@)^
$<)Yyi>6E
ekf$dgoR
看了之后,我们可以思考一些问题: _q>SE1j+W=
1._1, _2是什么? Y^ve:Z
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。 pF=g||gS
2._1 = 1是在做什么? H ;@!?I
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。 y@ek=fT%4
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。 m)?5}ZwAH
1ywU@].6J]
0WxCSL$#I
三. 动工 0_<Nc/(P
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @u4=e4eF`
s0LA^2U
^gro=Bp(
S9Y[4*//
template < typename T > YwT-T,oD
class assignment _EYB
8e
{ FJM;X-UOY
T value; &bC}3D
public : &w~Xa( uu
assignment( const T & v) : value(v) {} 73NZ:h%=
template < typename T2 > [!*xO?yCJ
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } EH9Hpo
} ; %I4zQiJ%
q@#BPu"\l
!DjT<dxf
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 f_r0})
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E%k7wM {
uOk%AL>
Mn^zYW|(
f$xhb3Qn
class holder +/'<z
{ '?/&n8J\
public : ,=w!vO5s
template < typename T > jD<pIHau
assignment < T > operator = ( const T & t) const H"YL
k
{ j64 4V|z
return assignment < T > (t); qJs[i>P[W
} p%RUHN3G[
} ; oFg'wAO.
,r+"7$
Etnb3<^[t
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: ?g}kb
>2-F2E,
static holder _1; Z^6#4Q]YC
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CUhV$A#oo
*=nO
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 2*[Un(
而不用手动写一个函数对象。 d?Y-;-|8Qh
B%b_/F]e
fNhT;Bux
c;V D}UD'
四. 问题分析 P1d,8~;
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5j[#'3TSU
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Sb<\-O14"
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _-a|VTM
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QPg2Y<2
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U~QMR-bz
23E0~O
五. 问题1:一致性 5d
5t9+t
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| O3_B<Em
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a&5g!;.
)A83A<~
struct holder <?|6*2_=
{ F3 f@9@b
// !k h{9I>M
template < typename T > rF8
hr
T & operator ()( const T & r) const 6F5,3&
{ {!K;`I[]v
return (T & )r; lP0k:
} iSd?N}2,I
} ; m`9^.>]P
xii$e
这样的话assignment也必须相应改动: BvJ=iB<E
ONWO`XD
template < typename Left, typename Right > =J.EH|
class assignment 8t``NZ[
{ u9>6|w+
Left l; T +\ B'"
Right r; ,P{HE8.
public : v72,h
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?'+8[OHiF^
template < typename T2 > FW^.m?}|
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } n0FYfqH
} ; + U5U.f%
+u#Sl)F
同时,holder的operator=也需要改动: D=9}|b/
;Uk!jQh
template < typename T > u%aFb*
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const M71R -B`-
{ (HSw%e
return assignment < holder, T > ( * this , t); 5&%fkZ0
} j];G*-iv{
Kw*~W
i
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。 b A+[{
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V85.DK!
yM17H\ =
return l(rhs) = r; C38XQLC
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。 `(T!>QVW+g
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4
m$sJ
SY8U"Qc;9
template < typename Tp > R9E6uz.j
class constant_t P' FKk<
{ Qg{WMlyOP
const Tp t; jNqVdP]d\
public : J(hA^;8:
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +
o{*r#
template < typename T > f-]><z
const Tp & operator ()( const T & r) const %(NN*o9"q
{ dk4D+*R
return t; UFk!dK+
} \!7*(&yly
} ; r$?Vx_f`Q
i"fCpkAP
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p.aE
下面就可以修改holder的operator=了 x!`KhTu`_A
QB9A-U<J
template < typename T > .J:;_4x
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const #}j]XWy
{ 0w+5'lOg
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); :'ihE\j
} um{e&5jk
f:FpyCo=9
同时也要修改assignment的operator() U[Nosh)hu\
`
Rsl]
GB
template < typename T2 > 'M
lXnHxt
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } k?n]ZNlT
现在代码看起来就很一致了。 8iOO1I?+
s%bUgO%&
六. 问题2:链式操作 cyHhy_~R
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GM77Z.Y
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.>/*8R;
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。 5d(qtFH1
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。 ^Bn1;
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PgTDjEo
ktWZBQY
template < typename T > iU,/!IQ
struct result_1 _4Ii5CNNU
{ b+_hI)T
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e
%&
} ; .c|9..Cq=
OU6^+Ta
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: ]p}#NPe5
KDX$.$#
template < typename T > }*Dd/'2+1
struct ref cL
ae=N
{ BZ}`4W'
typedef T & reference; %-k(&T3&
} ; z=[l.Af_
template < typename T > a.1`\$]d
struct ref < T &> <(Tiazg
{ uGM>C"
typedef T & reference; K^8@'#S
} ; E"ZEo9y@^
#[Z<