一. 什么是Lambda 3{e7j6u\
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !3~VoNh,
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, uP,{yna(
1d49z9F
*2MM
8o' a
class filler ]TTX<R
ZLr
{ y'sy]Q~
public : ~50b$];y
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} l!2hwRR
} ; (nP 6Xq
+ -e8MvP
urGk_.f
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 2u9^ )6/
_!FM^N}|
)tQG5.to
/EY^u i
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); JyPsRpi\
4m++>q
e2#"o{+@
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (]'Q!MjGa
KZ
ezA4
>V~q`htth
3Rid1;L0U
二. 战前分析 8kZ~
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 !Ju?REH
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 gi`K^L=C
a!"81*&4#
Zl]Zy}p* +
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 9kPwUAw
/* --------------------------------------------- */ |(Zv
g}c_
vector < int *> vp( 10 ); 4 !lbwqo
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &]~z-0`$!
/* --------------------------------------------- */ `Rj<qz^7
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
?{#P.2
/* --------------------------------------------- */ Cna@3)_
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); _I_Sq,Z#
/* --------------------------------------------- */ 1Giy|;2/
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); kr7f<;rmJ
/* --------------------------------------------- */ jIMaPT
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); Z,o*M#}
5EIhCbA
uF>I0J#z?
,=lMtW
看了之后,我们可以思考一些问题: ]?,47,[<
1._1, _2是什么? \()\pp~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。 !@-j!Ub
2._1 = 1是在做什么? pTZPOv#?Q
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。 t~p9iGX<
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。 f+0dwlIlC$
UuxWP\~2
MxxY MR
三. 动工 _jef{j
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1rC8]M.N
Rs)tf|`/
BZ1@?3
W<;i~W
template < typename T > n4)G g~PE
class assignment !.L%kw7z
{ 3P/T`)V
T value; {Cs~5jYz
public : 8x'rNb
assignment( const T & v) : value(v) {} H7"I+qE-G
template < typename T2 > {i^ ?XdM
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } }*$-rieg
} ; |x{:GWq
Opmb
!`,6E`Y#
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )rhKWg
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J~ v<Z/gm
7H[#
wx(|$2{h
S7wZCQe
class holder {_3ZKD(\
{
ceVej'
public : l/LRr.x
template < typename T > {FQ
dDIj#
assignment < T > operator = ( const T & t) const ~,R_
{ K]@6&H-b|
return assignment < T > (t); /RmLV
} QEUg=*3W=
} ; 5/:Zj,41{
E_WiQ?p
@Z@yI2#e
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !bH-(K{S6
D6bCC;
h=
static holder _1; 3dadeu^{A
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a+\Gz
1P8$z:|~
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); U <4<8'
而不用手动写一个函数对象。 SL%4w<
]N1$ioC#
5?9}^s4
@H&Aj..
四. 问题分析 _z,/!>J
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .&r]
?O
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =*Wl;PI'
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J_rCo4}
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 XFK$p^qu
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'O\K Wj{
z_JZx]*/
五. 问题1:一致性 Ku,Efr
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?| Bu!Gy8\
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B TcxBh
Kn\Oj=4
struct holder %*}JDx#@
{ -fUz$Df/R
// ml?+JbLg0
template < typename T > %5F=!(w
T & operator ()( const T & r) const dqF--)Nb
{ ctt5t
return (T & )r; NTAPx=!1*
} zac>tXU;
} ; /jj}.X7yH
)%ja6Vg
这样的话assignment也必须相应改动: aN;L5;m#>{
[gv2fqpP
template < typename Left, typename Right > vj{h*~
class assignment zI7-xqZ
{ 7!MW`L/`
Left l; /tt
Right r; deeOtco$LT
public : xZ,g6s2o
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uE5kL{Fv
template < typename T2 > -QZped;?*
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } {L q
uOC1
} ; uv_*E`pN~
t}'Oh}CG
同时,holder的operator=也需要改动: %f{kT<XHu
]^Q`CiKd
template < typename T > 7sLs+|<"
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 7qzI]
{ =BX<;vU
return assignment < holder, T > ( * this , t); nHT2M{R
} FirmzB Il5
rvr Ok
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。 YToRG7X#
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pOS.`rSK
ze#LX4b I
return l(rhs) = r; Sm,%>
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。 yiI&>J))
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =AR'Pad
gL}K84T$S
template < typename Tp > < ^J!*>
class constant_t y f+/Kj<
a
{ NTVG'3o
const Tp t; !-2S(8
public : yl3iU:+V
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l"ih+%S
template < typename T > Lb/a_8<E?
const Tp & operator ()( const T & r) const f#^%\K:YYR
{ /wvA]ooT
return t; <y`yKXzBUV
} nGyY`wt&Rg
} ; ]`UJwq
];Z_S`JR
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cJH7zumM)
下面就可以修改holder的operator=了 "w_(p|c m=
du47la 3
template < typename T > VY![VnHsB
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const Vuz!~kLYIn
{ qLPI^g,
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ExnszFX*
} :!aFfb["
lz # inC|
同时也要修改assignment的operator() RNIfw1R
oM< &4F
template < typename T2 > b\;QR?16R
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } V#sANi?mpo
现在代码看起来就很一致了。 T`vj6F
-|ee=BV
六. 问题2:链式操作 &,K;F'
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tM!1oWH
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 cvc.-7IO
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [;tbNVZK
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 'RG`DzuF
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z{AfR2L
6%:'2;xM
template < typename T > C0kwI*)
struct result_1 2"%d!"
{ 3
vE;s"/
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YJr@4!j*
} ; d)q{s(<;
^>]p4Q3 6
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: H# Vs3*VK
b/<n:*$
template < typename T > Z/a]oR@
struct ref ]l&_Pv!!
{ =FdS'<GM
typedef T & reference; aIJ[K
} ; =SLJkw&w6
template < typename T > zJtYy4jI)
struct ref < T &> &o)j@5Y?
{ +}*]9nG
typedef T & reference; !9V_U
} ; uv._N6mj
<51 (q_f
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yPuT%H&i
{wCQ#V
template < typename T > N<O^%!bu R
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .7cQKdvcC
{ ?2DYz"/')
return l(t) = r(t); #O `nQ
} lwjg57
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。 .y[=0K:
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DTgF,c
"4i(5|whp?
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#vU'RNpl
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >5)$Qtz#
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象
;-U:t4
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m<