一. 什么是Lambda ;H8`^;
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lwm /[
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, =B+dhZ+#S$
Z= -fL
p|qLr9\A
UWqiA`,
class filler .i?{h/9y
{ B
k\KG
public : q~iEw#0-L
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} `tT7&*Os
} ; bhg6p$411
6Rif&W.xy
GU1cMe
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: mW[w4J+7P
IcqzMmb
Q;y4yJ$wI
5>e<|@2
X
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); YsiH=x
dKXzFyW
%RwWyzm#\
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ow`F 7
9T$%^H9
&.yX41R
dpge:Qhr
二. 战前分析 Q9p7{^m&E
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {@x-T
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 WHjJR
sGiK
S,.K
:KRNLhWb
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); RxPD44jVA
/* --------------------------------------------- */ Rm,>6bQx
vector < int *> vp( 10 ); g hkV^ [
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c9nv=?/}f
/* --------------------------------------------- */ )FA:wsy~E
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); FW3E UC)P
/* --------------------------------------------- */ Xfb-<
Q0A
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); R;U4a2~
/* --------------------------------------------- */ 2Z"\%ZD
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); F!?f|z,/
/* --------------------------------------------- */ N48X[Q*
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); %/nDG9l
K'E)?NW69
EN}4-P/5
G:|]w,^i
看了之后,我们可以思考一些问题: >x~Qa@s;
1._1, _2是什么? 0&kmP '
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 /{[tU-}qJ
2._1 = 1是在做什么? aAd1[?&
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 m>w{vqPwJ
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Gf~^Xv!T
o?= &kx
Jfv'M<I
三. 动工 Mxd7X<\$
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zrE{CdG%y
h<CRW-
ns/*WH&[x
|{%$x^KyJ
template < typename T > *cXi*7|=
class assignment K-c>J
uv&,
{ Y2ON!Rno
T value; Y>2#9LA
public : a7b1c!
assignment( const T & v) : value(v) {} U:
<
template < typename T2 > J*%IvRg
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } |Zo36@s
} ; &`]T#">
RA+M.
M3d%$q)<rW
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x
FvKjO)
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dgByl-8Q
Hy'EbQ
r M}o)
|w>b0aY
class holder CNWA!1n^Hy
{ "N,@J-]/k
public : Gt,VSpb~s
template < typename T > o=lZl_5/u;
assignment < T > operator = ( const T & t) const HB<>x
{ +n
&8" )
return assignment < T > (t); F,mStw:
} |1(L~g
} ; >B$ IrM7J
lEQj62zIQ
iK5[P
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: Oq}7q!H
Qo(<>d
static holder _1; -Vmp6XY3q
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,x3<a}J
VYH
$em6
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); :yw(Co]f
而不用手动写一个函数对象。 -0k{O@l"
4z OFu/l6R
UQb|J9HY4
:8v? 6Q
四. 问题分析 4 4WyfpTJ*
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 NUtKT~V
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 G;pc,\MF
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 XZTH[#MqeI
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /Ea&Zm
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (2RuQgO
B\ZCJaMb
五. 问题1:一致性 ^%U`|GBZp
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +t]Ge
>S
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J'I1NeK
+}mj;3i
struct holder (K ]wk9a
{ ,a0RI<D
// fQw=z$
template < typename T > cw_B^f8^
T & operator ()( const T & r) const x%dVD
{ 3r?T|>|
return (T & )r; 3n_t^=
} ,RAP_I!_x
} ; a]8W32
w`/~y
这样的话assignment也必须相应改动: szOa yAS
g`6I, 6G
template < typename Left, typename Right > .F\[AD 5
class assignment Iq{/-,v
{ AZ\f6r{
Left l; J'wJe,
Right r; >@Na6BH5v
public : |b!Bb<5
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >v1.Gm
template < typename T2 > M pz9}[`3g
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ZpwFC7LW
} ; !<h-2YF<M
;hd%wmE
同时,holder的operator=也需要改动: +.u
HY`A
\5HVX/
template < typename T > (;N#Gqb6l
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const =ATQ2\T$m
{ =6qSo
@
return assignment < holder, T > ( * this , t); K@"B^f0mU
} >Gvd?r
$?OQtz@
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。 Jg.^h1>x
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?uF3Q)rCk
R@IwmJxX
return l(rhs) = r; c48I-{?
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。 D3+<16[,
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +}f}!h;
h;OHpvk
template < typename Tp > T!1XL7
class constant_t 1CUI6@Cz)
{ @G|z_
const Tp t; 8K\S]SZ
public : ogdgLTi
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} - C8VDjf9
template < typename T > Pf3F)y [=
const Tp & operator ()( const T & r) const {J;(K~>?m
{ F]RZP/D`
return t; SU. $bsu
} s}4k^NGFJ
} ; 8'Q&FW3"
ji5Nq+S2
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $A98h-*x
下面就可以修改holder的operator=了 k+eeVy
1<0Z@D~F
template < typename T > )qD V3
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 6ziBGU#.-
{ [E qZj/
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); H00iy$R
} - G=doP0
7Ewq'Vu`y
同时也要修改assignment的operator() *M6j)jqV
D@
BP<
template < typename T2 > * YLpC^&
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } L~Xzo
现在代码看起来就很一致了。 :M@#.
X09i+/ICK
六. 问题2:链式操作 <4"Bb_U
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LiEDTXRz
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。 W;F=7[h
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。 7K24sHw;%
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。 :SN/fY
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &