一. 什么是Lambda 27Cz1[oX
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3Fgz)*Gu]
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, }'PG!+=I
]W+)ee|D
5`{=`
r1+c/;TpZ
class filler 9uKOR7.zbo
{ D/e&7^iK
public : iQu^|,tHEM
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} |^?`Q.|c$
} ; <>VIDE
(X*'y*:
R08&cd#$
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: /q T E
b-2pzcK{#
hr%U>U9F
) sRN!~
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); j{)fC]8H
l},dQ4R
ijE<spG
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CcBQo8!G
J9NsHr:A[
JR])xPI`
!X%S)VSMU
二. 战前分析 cT\Ov
P*_
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。 KuIkul9^%
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 15o9CaQw4"
[+y&HNf
L^6"'#
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); kea e.6[
/* --------------------------------------------- */ m\_+)eI|
vector < int *> vp( 10 ); JvKO $^
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2XzF k_6H
/* --------------------------------------------- */ $K`_
K#A
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); 4A;[sm^f
/* --------------------------------------------- */ dUI3erO
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); Rk}\)r\
/* --------------------------------------------- */ iK ohuZr
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); ]U_5\$
/* --------------------------------------------- */ b*cW<vX}~
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); f+{c1fb>s
ur?d6a
$[)6H7!U)
ThjUiuWe
看了之后,我们可以思考一些问题: @mvIt
1._1, _2是什么? zB;'_[8M
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。 AU3auBol
^
2._1 = 1是在做什么? Jw2B&)k/
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。 )ZQHa7V
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。 dz{#"No0
Cq-hPa}2
c]GQU
三. 动工 #E*@/ p/
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: nUiS<D2
8w03{H
0
O5g}2
SL6mNn9c
template < typename T > Xq+!eOT
class assignment VEL:JsY
{ FX{~"
T value; " ]aQ Hh]f
public : AEB/8%l};v
assignment( const T & v) : value(v) {} gmXy>{T
template < typename T2 > &B?@@6
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } fx]\)0n
} ; ~C%2t{"
f+*J
ue
7bctx_W&6
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x*NqA(r
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d-9uv|SJ
kEp.0wL'
X(4s;i
<]Ij(+J;
class holder FgXu1-
{ 2 9&sydu
public : "2*G$\
template < typename T > qXXYF>Z-
assignment < T > operator = ( const T & t) const CkmlqqUHC
{ xR\D(FLVS
return assignment < T > (t); z8
hTZU
} pw0Px
} ; |Dl*w/n
}@3Ud'
Y
RpBiE8F4
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ck(CA(_
Dm7Y#)%8
static holder _1; 5LDQ^n
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 it(LphB8
A~qW.
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); qFvg}}^y
而不用手动写一个函数对象。 ~5lKL5w
a Q.Iq
+P>Gy`D9
uPa/,"p
四. 问题分析 F?*Dr
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 h$E\2lsE
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。 aK8bKlZe
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Mfnlue](
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OpW eW
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J xA^DH
#pS]k<o%1
五. 问题1:一致性 cpE25
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?| CBiU#h
q
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P5'iYahCq_
9oZ}
h&
struct holder BSx j~pun
{ 1Z^`l6|2
// 4M;sD;3
template < typename T > tQNk=}VR7r
T & operator ()( const T & r) const ovhC42i
{ Z7tU0
return (T & )r; .`oJcJ
} b&\3ps
} ; T0@](g
vjexx_fq
这样的话assignment也必须相应改动: Z!C`f/h9
oV0LJ%
template < typename Left, typename Right > 3v8V*48B$
class assignment [;>zqNy
{ r;&]?9)W0
Left l; !Iw{Y'
Right r; c!'A)JD@
public : )GiFkG
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p)?qJ2c|
template < typename T2 > K7t&fDI
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } mF6@Y[/B
} ; *G%1_
!ol hZ
同时,holder的operator=也需要改动: 4A\BGD*5
U^E
template < typename T > p9FA_(`^
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const )LXoey!aZ
{ v`[Tl
return assignment < holder, T > ( * this , t); %v?jG(o
} sDaT[).Hm
Nz(c"3T;
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。 VxUvvJ{-v
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uR06&SaA>
)@8'k]Glw.
return l(rhs) = r; }<(
"0jC
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。 q7 %=`l
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b>hBct}
i Q]T+}nn_
template < typename Tp > <Um1h:^
class constant_t fP^W"y
{ ,wwU`
U
const Tp t; f7EIDFX>pt
public : &^CL]&/
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +z]:CF
template < typename T > aJuj7y-
const Tp & operator ()( const T & r) const 2]of SdM
{ ,XWay%8{E
return t; HMEs8.
} ?G~/{m.
} ;
WrE-Zti
o1 hdO
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H{ n>KZ]\
下面就可以修改holder的operator=了 .c=$ bQ>^
u%+6Mp[E
template < typename T > jQ.>2-;H9
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const !uj!
{ Lu8%qcC
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); nhVK?
} &X#x9|=&O
.G5NGB
同时也要修改assignment的operator() IEno.i\
>\6jb&,%O
template < typename T2 > I,],?DQX2)
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 6i9Q,4~
现在代码看起来就很一致了。 0UM@L
}L
K^z5x#Yj
六. 问题2:链式操作 Y0P}KPD
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bl:a&<F
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。 ~cO?S2!W
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。 9}%~w(P
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。 |kBg8).B
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r)9i1rI+
_g^K$+F'}
template < typename T > CI~hmL0
struct result_1 wS F!Xx0
{ #K<=xP
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; uZqu xu.
} ; qHC*$v#.V?
SHXa{-
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: i#@ v_^ q
gqO%^b)6
template < typename T > b.mjQ
struct ref q_9N+-?{7
{ nK?k<
typedef T & reference; 75hFyh;u
} ; N8DiEB3~
template < typename T > k$$S!qi#
struct ref < T &> $+!}Vtb
{ 9:CVN@E
typedef T & reference; tK s4}vW
} ; Gg}LC+Y
+h gaBJy
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: np'M4^E;
LhVLsa(-%
template < typename T > 0btmao-
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -tK;RQYax
{ Sq?6R}q%
return l(t) = r(t); +e\:C~2f28
} k"DQbUy0L
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。 DMK"Q#Vw
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 43}&w