一. 什么是Lambda l3N '@GO
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -[}Ah NYK
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, q"0_Px9P
^Ycn&`s
v`&>m'
4D)M_O
class filler +OaBA>Jh9
{ gY {/)"
public : U _sM==~
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} O-(gkE
} ; 7hlzuZob+y
K?@x'q1
sjy/[.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: @HQqHO&N
Esdv+f}4;
xey?.2K1A
* `3+x
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); L_5o7~`0
yk0^m/=C(
T_ j0*A$
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @{@DGc
~Dbu;cqR@
RPw1i*
\2 Yo*jE}
二. 战前分析 a|-B# S
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。 V~7Oa2'#B
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 wBCBZs$H
^tL]QE?|
8vx#QU8E/
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); F;ELsg
/* --------------------------------------------- */ ~? n)/i("
vector < int *> vp( 10 ); i4<n#]1!t
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !-Uq#Ea0/
/* --------------------------------------------- */ H2{&da@D5
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); zB8J|uG
/* --------------------------------------------- */ LIRL`xU7
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); , }B{)
/* --------------------------------------------- */ YeI|&FMX
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); o4H'
/* --------------------------------------------- */ ._p^0UxT
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 9gFfbvd
5Z_aN|Xn
R:y u
Q"k #eEA
看了之后,我们可以思考一些问题: .-:@+=(
1._1, _2是什么? _#yd0E
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Of;$
VK'
2._1 = 1是在做什么? 6$G@>QCBS
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z8:'_#^@a[
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )U+&XjK
:+<GJj_d+
~>uu1[/
三. 动工 i9^m;Y)^I
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a/Cc.s
F~l:WQAj
5XZ\7Z|
m^;A]0h+
template < typename T > 6C- !^8[f
class assignment T#3`&[
{ /mQ9}E4X
T value; s;,ulME
public : YH3[Jvzf4
assignment( const T & v) : value(v) {} 9u1Fk'cxG,
template < typename T2 > yHmNO*(
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } `aM8L
} ; #{~3bgY
gcF V$
;m}o$`
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Lu[xoQ~I
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l j %k/u
?m h0^G
M5{vYk>,1Q
+IM6 GeH
class holder XBos^Q
{ 71G00@&w9D
public : TnLblkX
template < typename T > 0E`6g6xMS
assignment < T > operator = ( const T & t) const &Ui&2EW
{ e
ls&_BPE
return assignment < T > (t); yHxi^D]
} *cc|(EM
} ; 3&Fqd
pJ_>^i=
Cgn@@P5ZC
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: oI9-jW
1A{iUddR
static holder _1; QW>(LG G=
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h<FEe~
[zhcb+^5l
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); O;RNmiVoq
而不用手动写一个函数对象。 ;Rd\yAG
8zH/a
UpqDGd7M
{ud^+I&
四. 问题分析 $F~hL?"?
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Ffr6P
}I
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 n$jf($*
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,CjJO -
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Op
;){JT
下面我们可以对这几个问题进行分析。 fZt3cE\
&:Sb$+z
五. 问题1:一致性 23gJD8i8
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?|
?`Som_vKO
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l(?Yx
EhHW`
struct holder OuU ]A[r
{ ?r}!d2:dX
// E']Gh
template < typename T > i
,g<y
T & operator ()( const T & r) const 6|{uZNz
{ ATf{;S}
return (T & )r; W'<cAg?
} -O>*`
O>M
} ; 2O)2#N
ii]'XBSVd
这样的话assignment也必须相应改动: l|K`'YS!<{
ZUUfn~ORc
template < typename Left, typename Right > {bPcr hB
class assignment -cnlj
{ l%9nA.M'
Left l; b}jLI_R{
Right r; U-GV^j
public : ^1NtvQe@Y\
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |cq%eN
template < typename T2 > AZadNuL/
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } T#w *5Qf
} ; d^jIsE `
]<\; -i)
同时,holder的operator=也需要改动: Ow7I`#P
>zWVM1\\j
template < typename T > POvpaPAZ<
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const kEs=N(
{ *oz=k
return assignment < holder, T > ( * this , t); 0!,)7
} .j 0]hn]
{T[/B"QZG
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。 rCO:39L-
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "rIBy
n)rF!a
return l(rhs) = r; =AJ I3'x
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。 2-M]!x)
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JPT VZ
AAt<{
template < typename Tp > ld*RL:G
class constant_t Kq`"}&0b\
{ !T3Esv
const Tp t; S+C^7# lT
public : to*<W,I
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U[8Cg
template < typename T > CQNt
const Tp & operator ()( const T & r) const @7*Ag~MRb
{ er0ClvB
return t; A4W61f
} v]HiG_C
} ; `;R|SyrX
-/#tQ~{gs
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <ArP_!
`3
下面就可以修改holder的operator=了 C&ivjFf
v`$9;9
template < typename T > WtTwY8HC
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const X*'-^WM6
{ ~ ]q^Akq
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); 'E,Bl]8C5
} kM\O2ay
tEl4 !vA
同时也要修改assignment的operator() k&P_ c
GX
lFS#`
template < typename T2 > 'yM )>]u"
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } -j_J1P0,
现在代码看起来就很一致了。 8}W06k>)%
:1wMGk
六. 问题2:链式操作 #YSUPO%F
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s:/.:e_PU
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。 , eZL&n
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。 2;`"B|-T
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。 ]-aeoa#
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oa?eK
:[N[D#/z
template < typename T > [y T4n.f
struct result_1 bMD'teJ
{ ^9UF
Pij"
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HYPFe|t/
} ; +B@NSEy/+
TPds )osZT
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: )Oz( <vxw
K5)G+Id*
template < typename T > <z|? C
struct ref FZ/l
T-"
{ tH"SOGfSt
typedef T & reference; `8TM<az-L
} ; $E4W{ad2jW
template < typename T > K,}"v ;||
struct ref < T &> sHrpBm&O4
{ (;a
O%
typedef T & reference; J7.bFW'
} ; 1h+!<