一. 什么是Lambda (pd~ 2!;C
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >Q[ Z{
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, eQn[
b0@K ~O;g
gwXmoM5
S{f,EBE
class filler }:;UnE}
{ Km,o+9?1gF
public : R osU~OK
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} O/d]2<V
} ; suGd &eP|
_Rkvg-
hdSP#Y'-
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: qfxEo76'
L%QRWhB
&?Q^i">cZ
`ah|BV
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); "zCT S
.c0u##/0
6iF&!Fd>J
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ki/Cpfq40*
(uhE'IQ{(
X7`-dSVE
vH1,As
二. 战前分析 y'>JT/Q5
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。 o8hE.pf&
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 @EyB^T/
`NEi/jB
?K:.Pa
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); c=9A d
/* --------------------------------------------- */
&1&OXm$
vector < int *> vp( 10 ); ^yq}>_
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vNl)ltzJF
/* --------------------------------------------- */ dga4|7-MY
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); BGwD{6`U
/* --------------------------------------------- */
kN8B,
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); ?TK`s Gy
/* --------------------------------------------- */ 5;^1Ab0
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); iF837ng5
/* --------------------------------------------- */ op9vz[o#4
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); OJJ [Er1
w%\{4T~
[6_.Y*}N
.P")S|
看了之后,我们可以思考一些问题: YhfQpe
1._1, _2是什么? 4 dLnX3 v
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。 q5'G]j{,Z
2._1 = 1是在做什么? 37Q8Yf_
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。 llWY7u"
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。 1EC;t1.7
HuU$x;~
z\"
.(fIV
三. 动工 ;Oqf{em];
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ']+!i a
J[hmY= ,
>P\eHR,{-
c_M[>#`
template < typename T > |B*B>P#
class assignment BmccSC;o4
{ :
xggo
T value; x|dP-E41\
public : qBh@^GxY),
assignment( const T & v) : value(v) {} o$+R
template < typename T2 > -1v9
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } r Dlu&
} ; 6DK).|@$r
UntFkoO
{Q_GJ
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C<I?4WM
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Qzo -Yw`=
H.'9]*
f5b|,JJ
3!fR'L/i
class holder &0%Zb~ts
{ F --b,,
public : SG|AJ9
template < typename T > \ERxr
assignment < T > operator = ( const T & t) const F8{gJaP x
{ {Bk` Zlki
return assignment < T > (t); Y;huTZ
} t!6uz
} ; a=A12<
pI8z.JD
]Sa#g&}T>
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: 8]`s&d@GY
GIc q|Pe
static holder _1; yUpN`;
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 YI"!&a'yj
X';qcn_^
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); #0uu19+}
而不用手动写一个函数对象。 jQ%1lQ#R)
"5
~{
C,W_0=!e
A:GqR;;"x>
四. 问题分析 .PVYYhrt
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。 Y9<[n)>+
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。 +ZW>JjP*
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iQ8{N:58DN
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d v[.u{#tP
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f:&JKB)N
h@=@
fa
五. 问题1:一致性 %aK[Yvo6
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?| Xy 4k;+
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )V[j~uOU)]
)$9wKk\F
struct holder +pYwc0~
{ 0=6mb]VUi=
// 1t &_]q_
template < typename T > "U4c'iW
T & operator ()( const T & r) const YjTr49Af0
{ U,v`md@PX
return (T & )r; 'l~7u({u
} Kb<c||2Nh5
} ; ]1d)jWG
#<9'{i3
这样的话assignment也必须相应改动: % R25, V
d$bO.t5CLh
template < typename Left, typename Right > r/a@ x9
class assignment gL&w:_
{ { >[ ]iX
Left l; V61oK
Right r; .[]S!@+%
public :
lqL5V"2Y
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ArAe=m!u
template < typename T2 > JvW7h(u7g
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 4_j_!QH87
} ; ov,
V'W*'wo
同时,holder的operator=也需要改动: ro<w8V9.a
.`+~mQ
Wn
template < typename T > Sq_.RU
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const TsoxS/MI"
{ {Hl(t$3V`
return assignment < holder, T > ( * this , t); U=
f9b]Y
} h~Z &L2V
@Q2E1Uu%
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1)
2-UT
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V
)oXJL
^$O(oE(D
return l(rhs) = r; __$ ;Z
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。 D3dh,&KO\
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ri59LY y=
">t^jt{
template < typename Tp > uchQv]VB
class constant_t .U|'KCM9m
{ !w%c=V]tV
const Tp t; 8gE p5
public : H@wjZ;R
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yy8BkG(
template < typename T > t855|
const Tp & operator ()( const T & r) const gsM$VaF(
{ T$2A2gb`
return t; y< dBF[
} x
zF
} ; tg#jjXV\0p
1z&"V}y
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YQ?hAAJ
下面就可以修改holder的operator=了 *#}=>, v
\{ QH^
template < typename T > (EWGX |QA
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const E`^D9:3:)
{ 45.g ;
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ZZ^A&%E(a
} (VN'1a (
w2'z~\dG8
同时也要修改assignment的operator() Z'k?lkB2i
pn(i18x
template < typename T2 > ]3*w3Y!XK
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } vW*Mf}=
现在代码看起来就很一致了。 RPeH [M^
H'YK j'
六. 问题2:链式操作 Zh;}Q(w
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t6KKfb
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 D60quEe3%
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Eb9h9sjv
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 i{$P.i/&
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H9TeMY
",gVo\^
template < typename T > fmv:vs /9
struct result_1 w)vpo/?
{ vmkiw1
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )#\3c,<Y
} ; Z.@n7G
HiK+}?I
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: 2oahQ:
}B
Gd\/n*j
template < typename T > fuA]
y4A
struct ref 9x4z m
{ ivl %%nY'
typedef T & reference; Wq}6RdY$ZA
} ; -wC}JVVcK
template < typename T > w]T_%mdk
struct ref < T &> |#cqxr "
{ GOA
dhh-
typedef T & reference; g_l-@
} ; <eSg%6z
=*ErN
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h~
_i::vg
l{8O'4;
template < typename T > g]z k` R5
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const B!quj!A
{ lW#2 ox
return l(t) = r(t); Y9#dAI[Gce
} 1:T"jsWw
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。 ET9tn1
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yc7b%T*Y
BWYv.&