一. 什么是Lambda 0Y]0!}
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $ \*`
}Y
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, N4K8
u'f^
^+SkCO
IkzTJ%>
OquAql:
class filler 3K@@D B6
{ O9(r{Vu7u
public : `Y40w#?uW
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 0)m8)!gj
} ; zciCcrJ
.bD_R7Bi6
-S%x
wJKM
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: +fKtG]$
)R_E|@"
qEUT90
._z'g_c(
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); P%Ay3cR+E
i77GE
Q>qFM9Z
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~Cc.cce5
% p?brc
QIB>rQCceo
IgL_5A
二. 战前分析 xKOq[d/8
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。 7:NmCpgL!
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 RQW6N??C
5~XN>>hp
W2-=U@
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); gLE7Edcp6V
/* --------------------------------------------- */
\4ghYQ:
vector < int *> vp( 10 ); *pzq.#
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); wyxGe<1
/* --------------------------------------------- */ :`vP}I ^
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); 6qo^2
/* --------------------------------------------- */ ~9Cz6yF
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); uk`8X`'
/* --------------------------------------------- */ I/x iT
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); iF+RnWX\
/* --------------------------------------------- */ jY!ZkQsVe
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); "()sb? &
}i!pL(8;
S06Hs~>Y
P5QQpY{<I
看了之后,我们可以思考一些问题: ']ood!
1._1, _2是什么? /"qcl7F
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。 t>UkE9=3\
2._1 = 1是在做什么? tGcya0RL
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。 ! o,5h|\
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。 Zs zs1{t
(y4#.vZh:
2_QN&o ~h
三. 动工 d6 _C"r
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Bz2'=~J
%1McD{
w8~K/>!f
j%Y\A~DV
template < typename T > BRG|Asg(
class assignment s]B"qFA
{ *j)M]
T value; $<)Yyi>6E
public : &[|VZ[
assignment( const T & v) : value(v) {} mjnUs-`W|
template < typename T2 > HO|-@yOF^
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } Y\/gU8w/
} ; |E/L.gdP7
}ZZ5].-a<D
(d2@Mz
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "u')g&
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \Mx
JH[
@fn6<3
&$fbP5uAZ
=
Rc"^oS
class holder `kBnSi o~
{ Ln#a<Rx.E7
public : >N`6;gn*l
template < typename T > _94s(~g:
assignment < T > operator = ( const T & t) const IvBGpT"(I
{ msTB'0
return assignment < T > (t); Vj^dD9:
} {gy+3
} ; q{4|Kpx@
(hZ:X)E>
+`| *s3M
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: :9d\Uj,
"4}wnu6/
static holder _1; E%k7wM {
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U
:9=3A2$x
?p8Qx\%*
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); /-*hjX$n
而不用手动写一个函数对象。 \MYU<6{u
DR+,Y2!_GT
]YD(`42 x
r)l`
四. 问题分析 9fVj
8G
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。 ?AsDk ~3
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。 w^VSj%XH!
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pz}mF D&[
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #+sF`qR,
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $-pbw@7
m3
IP7h'
五. 问题1:一致性 !QC<n/
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0o/B{|rv
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j]> uZalr
d?Y-;-|8Qh
struct holder B%b_/F]e
{ LdTIR]
// ,?b78_,2
template < typename T > V,4.$<e
T & operator ()( const T & r) const N=ifIVc
{ j=3-Qk`"/|
return (T & )r; Jh2Wr!5
} C-#.RI7
} ; ?eWJa
^e9aD9
这样的话assignment也必须相应改动: yz)ESQ~va
&6"P7X
template < typename Left, typename Right > (:} <xxl
class assignment zHFTCL>"
{ 5RhF+p4
Left l; OlcP(
Right r; ,t~sV@ap
public : F3 f@9@b
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p?Sl}A@`
template < typename T2 > T Oy7?;|=
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 8W{~wg`
} ; dq8+m(7k
~/c5hyTx
同时,holder的operator=也需要改动: %Dyh:h
%]jQ48^R
template < typename T > r{ "uv=,`
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const z> :U{!5k
{ 'O "kt T
return assignment < holder, T > ( * this , t); v>I<|
} FGVb@=TO>
9v?V
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。 X%J%A-k]
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2v^lD('
!GN Xt4D
return l(rhs) = r; 1o#vhk/"+
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。 zz3 r<?#5
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?'+8[OHiF^
FW^.m?}|
template < typename Tp > n0FYfqH
class constant_t + U5U.f%
{ +u#Sl)F
const Tp t; D=9}|b/
public : V_M@g;<o
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {,v:
GMsm
template < typename T > C9Wojo.
const Tp & operator ()( const T & r) const 44Qk;8*
{ ?Q:PPqQ
return t; "yri[X
} 2fBYT4*P;
} ; s"rg_FoL
.\4l'THn,0
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 K{FhT9R'
下面就可以修改holder的operator=了 Y UZKle
Qdm(q:w
template < typename T > lVT&+r~r
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const [D9 :A
{ "i''Ui\H
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); 2lJZw@
} y*|L:!
x~(y "^ph
同时也要修改assignment的operator() '_E c_F
^6&_|f
template < typename T2 > _=T]PSauI
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } +
o{*r#
现在代码看起来就很一致了。 M\jB)@)
%(NN*o9"q
六. 问题2:链式操作 dk4D+*R
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5%qH7[dx
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。 eEie?#Z/6
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。 ;r=?BbND?
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。 f~v"zT
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b\M b*o
3 9yz~
template < typename T > VK$zq5D
struct result_1 777rE[\@b
{ EFv4=OWB
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :'ihE\j
} ; L,%Z9
f:FpyCo=9
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: :4] J2U\@
"<T ~jk"u
template < typename T > mCG;[4gM
struct ref tKX}Ok:V%
{ )?9\$^I
typedef T & reference; z^9E;
} ; VX&WlG`wa
template < typename T > U~hCn+0
struct ref < T &> pNSst_!>
{ L3g9b53\
typedef T & reference; V:QdQ;c
} ; ?AT(S
A_]D~HH
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y*
rY~U#3
TL]bY'%
template < typename T > `_0)kdu
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YjL
t&D:IZ
{ W`5a:"Vg
return l(t) = r(t); oB3q AP
} m"q/,}DR
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。 }eI`Qg
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CCn/ udp@
e-jw^
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 " C&x,Ic
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: IF^[^^v+H
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xLZMpP5c
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @,GjeF]!
最后的布局是: .2/,XwIr
Add QWQ!Ak
/ \ WySNL#>a
Divide 5 4xp j<
/ \ h9U+%=^O
_1 3 ,Z?m`cx
似乎一切都解决了?不。 #[Z<