一. 什么是Lambda U;jk+i
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \C<rg|
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, U-lN_?
uq 6T|Zm
T.1z<l""
6=')*_~/
class filler 4a3f!G$
{ M1ayAXO
public : qp{NRNkQ
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ;3?M?E/$s
} ; hD$U8~zK
)(ma
Gf%o|kX]
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: s-C.+9
M?\)&2f[Z
F~DG:x~
($cu!$lY~
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); g{D&|qWj
a"EQldm|d
"QlCcH`g
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 71A{"
\7C >4
4\$Ze0tv
/60[T@Mz
二. 战前分析 ;^*^
:L
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。 )0GnTB;5Z
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 O]PfQ
tlcA\+%)
}6S4yepl
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 2
G"p:iPp
/* --------------------------------------------- */ QyN~Crwo
vector < int *> vp( 10 ); w{r->Phe
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )5&m:R9
/* --------------------------------------------- */ vEgJmHv;
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); J}YI-t
/* --------------------------------------------- */ E""/dC:B
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); ?"C]h s
/* --------------------------------------------- */ \E#r[9F{
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); Y"lxh/l$}
/* --------------------------------------------- */ q2f/#"k
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); q%y_<Fw#E
sZbzY^P
O%)9tFT
MkYem6
看了之后,我们可以思考一些问题: z44uhR h
1._1, _2是什么? 21WqLgT3 4
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。 z`Q5J9_<cV
2._1 = 1是在做什么? $}F]pa[
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。 g9
yCd(2<5
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。 ^Qr
P.l#pZ
cPN7^*
yf8UfB#a
三. 动工 T4#knSIlh
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }(],*^'u-
JZv]tJWq
QO?ha'Sl
/9yiMmr5W
template < typename T > {&;b0'!Tf
class assignment L.Lt9W2fi
{ HOD2/
T value; tFSdi.|G=
public : d,[KcX
assignment( const T & v) : value(v) {} wYxizNv,
template < typename T2 > ef.lM]cO
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } )N6R#
} ; p/5!a~1'xN
q-o>yjT~
\=_8G:1
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 D4vmBVT
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $XI<s$P%(%
PRLV1o1#
ljis3{kn""
$Us@fJr
class holder kg61Dgu
{ ;`+RSr^8$
public : sogbD9Jc
template < typename T > 87Uv+((H
assignment < T > operator = ( const T & t) const 2%<jYm#'z-
{ }?~uAU-
return assignment < T > (t); O}`01A!u;
} :aqh8bv
} ; \|pAn
T7T!v
<F3sQAe
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: aK>9:{]ez
]T l\9we
static holder _1; nSow$6T_
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MUe'xK
xh6x
B|Z
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); VoyH:
而不用手动写一个函数对象。 M"vcF5q
pkU e|V
u7C{>
2%qn!+.
四. 问题分析 Wu4Nq+
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "[?/I3{E
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?xo,)``
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i]-gO
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F^NR qE
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ZYt
__N
<D dHP
五. 问题1:一致性 0V#t ;`Q3
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )[)]@e
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y z,!#ob$
/2cI{]B
struct holder .fsk DW
{ +7Lco"\w<
// /C:'qhY,
template < typename T > xI4I1"/
T & operator ()( const T & r) const u/[]g+
{ *D{/p/|[
return (T & )r; 0xxzhlKNL
} tN{t-xUgk
} ; @NNLzqqY
>h[!gXL^
这样的话assignment也必须相应改动: /kA19E4
H/3Zdj 9
template < typename Left, typename Right > r^E]GDz
class assignment 4ufLP DH
{ q-G|@6O
Left l; P\mm8s`f
Right r; 9i<-\w^$
public : _o?(t\B9{
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c9uT`h
template < typename T2 > !~N4}!X3du
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } N
&[,nUd
} ; ]k:m2$le
8T)zB6ng
同时,holder的operator=也需要改动: W#L"5pRg
AMd)d^;
template < typename T > bVeTseAG
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const --twkD
{ ]pV1T
return assignment < holder, T > ( * this , t); = b!J)]
} ww($0A`ek
qZJ*J+
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 o w_y
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6lWFxbh
dT)KvqX
return l(rhs) = r; eM+;x\jo?
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -z0{\=@#m
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?a>7=)%AH
@5jG
template < typename Tp > B#6pQp$
class constant_t G\+nWvV7
{ L{LU@.;1
const Tp t; S%X\,N
public : VMIX$#
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9I\3T6&tr
template < typename T > !1'-'Q@f
const Tp & operator ()( const T & r) const R2O.}!'
{ a9Fm Y`
return t; iEviH>b5
} jN%p5nZ^EK
} ; HS:}![P
kr(<Y|
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %W4aKb?BT
下面就可以修改holder的operator=了 2-V)>98
;hA7<loY
template < typename T > ES\Q5)t/fo
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const bkwa{V
{ )6>|bmpU
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); a*':W%7
} K@P`_yxN
'n[+r}3
同时也要修改assignment的operator() +qUkMx
J`q}Ry;
template < typename T2 > vA;F]epr!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } ~$4.Mf,u
现在代码看起来就很一致了。 aGe(vQPi9
q[7d7i/r6
六. 问题2:链式操作 F[CT l3X
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6
r.H8
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。 i6md fp|k
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。 Yxd{&47
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。 'dc+M9u)_q
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q*:h/Lhb&
f5aF6FBH
template < typename T > 6%kJDY.
struct result_1 bqrJP3
{ =~hsKBt*
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }@14E-N=
} ; (.,'}+1
P-+M,>vNy[
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: ZS XRzH~0
WY"Y)S
template < typename T > X&(ERY,h
struct ref @?Gw|bP
{ l+2cj?X
typedef T & reference; 30?LsYXL62
} ; V5O=iMP
template < typename T > ySQ-!fQnP
struct ref < T &> fJWxJSdi
{ rg5]`-!=
typedef T & reference; )Ig+uDGk
} ; :4ja@~
[v0ri<