一. 什么是Lambda XgnNYy6W
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )7+z/y+[n
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, `kvIw,c.
{Y2J: x
LVdR,'lS
mejNa(D ^
class filler ~4Fz A,,
{ =8*ru\L:hr
public : m='}t \=
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ']\SX*z?
} ; t, /8U
+L'Cbv= "
g)$KN,gGuO
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: -?1R l:rM
b3[!1i
6E1~dK0t
T_UJ?W
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); pi#a!Quf\
u0=&_Q(=
(gVN<Es
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d*6/1vyjT
uZ3do|um
=ca[*0^Z7
[tt{wl"E
二. 战前分析 ??.aLeF&
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 H$WD7/?j
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 0n2H7}Uq
Gukvd6-g9b
hPz=Ec<zW
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); xgkCN$zQ`
/* --------------------------------------------- */ V{q*hQd_3
vector < int *> vp( 10 ); DOFW"Sp E
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); i={4rZOD^
/* --------------------------------------------- */ CC3i@
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); WW6-oQs_#*
/* --------------------------------------------- */ FMF mn|
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); C|IHRw`[
/* --------------------------------------------- */ {4/*2IRN9h
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); ?#&[1.= u
/* --------------------------------------------- */ (vD==n9Hd
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); >m!Z$m([J
0iR?r+|
+p jB/#4
J> ,w},`
看了之后,我们可以思考一些问题: /!t:MK;
1._1, _2是什么? DxN\ H"
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。 cc`u{F9
2._1 = 1是在做什么? y1}2hT0,
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。 +IbV
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。 4B[pQlg
+eH`mI0f
UeZ(@6_:
三. 动工 }dMX1e1h8
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r
20!
-Q<OSa='
-!5l4
HRbv%
template < typename T > <<gW`KF
class assignment [hot,\+f
{ <wFmfrx+v
T value; `DSFaBj,
public : gs i2
assignment( const T & v) : value(v) {} ,/V~T<FI
template < typename T2 > pnx^a}|px
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } adri02C/
} ; H<ovIMd
lg
)xQV
WEG!;XZ
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %rlqq*
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SQU@JKi;g
ARnq~E@1
$\]Mvd
$39TP@?:Z)
class holder m;xa}b{(i
{ v)|a}5={
public : xfX|AC
template < typename T > T1Z*>(M
assignment < T > operator = ( const T & t) const Glx{Zu=
{ OKau3T]
return assignment < T > (t); Y^d#8^cP
} '
i5}`\
} ; bcuUej:
VFnxj52<
jg%mWiKwK7
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: Oi~Dio_?
@44*<!da
static holder _1; jG& 8`*|*
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :iE`=( o
T 8]*bw
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); /5epDDP-t5
而不用手动写一个函数对象。 %cDTq&Q
Si23w'T
T\4>4eX-
_^RN$4.R>
四. 问题分析 O#J7GbrHO
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 %$)Sz[=
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。 Q
(gA:aQ
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (NfB+Ue}
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g co;8e_
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n,-*$~{
`e7vSp
五. 问题1:一致性 fn7?g
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #a|r
^%D
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o,J8n;"l
V^n=@CZT9C
struct holder %)dp
a
{ x+'Ea.^
// kDQE*o
template < typename T > l$HBYA\Qh
T & operator ()( const T & r) const /']`}*d
{ ;F%EW`7
return (T & )r; '?NMQ
} ,.=7{y~
} ; 2p 7;v7)y
u9c^YC BM
这样的话assignment也必须相应改动: t(.vX
l`X?C~JhJ
template < typename Left, typename Right > r~,3
class assignment U_Mag(^-
{ -<T>paE9
Left l; +Qzl-eN/+
Right r; } 21!b :a
public : cL#zE
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OQg}E@LZ
template < typename T2 > 4 s9^%K\8{
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } Edcv>}PfE
} ; ) R5[aO
&K=)YpT
同时,holder的operator=也需要改动: ,PKUgL}w
i"DyXIrk2
template < typename T > QJx<1#
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const #!yX2lR
{ .p'McCV=
return assignment < holder, T > ( * this , t); [;D1O;c'W.
} 0R]'HA>
[{`&a#Q
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。 ?f:0GE7
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y|/,*,u+
r`+G9sj3U
return l(rhs) = r; 4/S3hH
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。 7g o Rj
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,CqGO %DY
Lke!VS!P&
template < typename Tp > 2*n~r
class constant_t Z%I 'sWOd
{ pOl6x iMx
const Tp t; 7fT_]H8
public : 8 r0;054
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o9]!*Y!RA
template < typename T > j/ARTaO1]"
const Tp & operator ()( const T & r) const -B7X;{
{ #&K}w0}k
return t; }^odUIj
} 9r8bSV3`
} ; 6s!=de
k$7Kz"
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Mt~2&$>
下面就可以修改holder的operator=了 pYUQSsqC
@zt "Y~9i
template < typename T > \x8'K
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const f/,8sGkX;
{ qyY/:&E, Z
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); n2'XWbMaL
} bK!uR&i^l
hb)83mH}
同时也要修改assignment的operator() [cfXcl
,x[~|J!
template < typename T2 > ob[G3rfd@Z
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } P}!pmg6V
现在代码看起来就很一致了。 9wC='
u*7>0o|H:
六. 问题2:链式操作 -Ji uq
现在让我们来看看如何处理链式操作。 PL3oV<\4s>
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。 1n>AN.nI
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。 Q$yQ^ mG
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Qgo|\=
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X#MC|Fzy@
uxW<Eh4H*
template < typename T > ,LU|WXRB
struct result_1 k/Ao?R=@gI
{ S09Xe_q
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h{ EnS5~
} ; !}"P Hby5N
2kFP;7FO
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ' |yBz1uL
qFY>/fCP4
template < typename T > EM'#'fBZ>Y
struct ref "@jYZm8
{ .;:dG
typedef T & reference; TSRl@QVy
} ; 7VfPS5se
template < typename T > 0(A&m ,
struct ref < T &> x^ Y sXzu
{ qcBamf
typedef T & reference; CG!9{&F
} ; W)odaab7
!qs3fe<uh"
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {>X2\.Rl
;xu&%n[6@
template < typename T > O F?o
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~8lB#NuN
{ <x:^w'V_b
return l(t) = r(t); p$XvVzW#<
} RJD(c#r$
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。 DC'L-]#<