一. 什么是Lambda >{h/4T@
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d?GB#N|+g
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, I(Q3YDdb
dEoW8 M#
' '|R$9\@
ibuoq X`
class filler |HTTTz9R.
{ O=}jg0k
public : C/z 0/mk
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} KupQtT<
} ; D89(u.h
I|P#|0< 2
;0 9~#Wop
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ftqeiZ
2
fXx !_Z
2$>
<rB
tb'O:/
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); "&TN}SBW
HqKD]1
\ci[<CP
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V53iWWaFe
lT-LOu|
yex0rnQ|
X=X
二. 战前分析 dj:6c@n
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。 5uvFCY./c
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 II}3w#r4
ujoJ6UOG
F@@6D0\X?
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); @O&; %IZMY
/* --------------------------------------------- */ 2u^/yl
vector < int *> vp( 10 ); ;fKFmY41
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sxn^1|O;m
/* --------------------------------------------- */ /c52w"WW
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); {b]V
e/\
/* --------------------------------------------- */ l 1Ns~
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); !Im{-t
/* --------------------------------------------- */ Ub*O*nre
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); CW;=q[+w
/* --------------------------------------------- */ hT$/ B|
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); CoQ<Ky}*
.hytn`+9
F*/J`l
=bl6:
看了之后,我们可以思考一些问题: &6#Ft]6~
1._1, _2是什么? {P
$sQv
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4X:S#z
2._1 = 1是在做什么? KIHr%
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^@AIXBe
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]c$)0O\O
;{K/W.R
A@#D_[~
三. 动工 nG !6[^D
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }SBpc{ch
^@n?&
o"e]9{+<
x`gsD3C
template < typename T > Y.v. EZ
class assignment xa|/P#q
{ ?LA`v_
T value; jun$CY4
public : 5"I8ric
assignment( const T & v) : value(v) {} /.%AE|0+X
template < typename T2 > tU>?j1
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } H.]rH,8
} ; 4ai|*8.
_|vY)4B4U
<gbm
1iEe
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YgW 50)q^
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9w( Wtw'
gOKF%Ej31T
T9O3$1eqfo
L<MH:
class holder A&/YnJ"
{ u:s[6T0
public : ya0D50m
template < typename T > jxNnrIA
assignment < T > operator = ( const T & t) const 7C@%1kL
{ FJ(}@U}57
return assignment < T > (t); ;ax%H @o
} a!Ht81gj
} ; SK G!DKQ
)r.4`5Rc
0L|D1_k[
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: N@r`+(_t
C p.qL
static holder _1; pLea 4
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 wwD?i.3
P\2UIAPa\b
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); IIIP<nyc
而不用手动写一个函数对象。 =E10j.r
:B"Y3~I
9L9+zs3k
On4tK\l@
四. 问题分析 TIre,s)_
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。 Tkf
JC|6
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。 k@/s-^ry3
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |ww@V<'/#
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1a>TJdoa
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q%
LQP!Kg
UUaC@Rs2
五. 问题1:一致性 ud,=O Xq
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?| ~Ddlr9Ej
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y+0HC2(o
<9jN4hV
struct holder 1xzOD@=dI
{ n/jZi54gO
// rwSmdJ~
template < typename T > \:@yfI@
T & operator ()( const T & r) const iX\]-_D
{ Qy_! +q
return (T & )r; S<bsrS*$
} ;j^C35
} ; 8ZPjzN>c6
mKN#dmw6
这样的话assignment也必须相应改动: N!iugGL
5}MjS$2og
template < typename Left, typename Right > 4J${gcju
class assignment 7r,h[9~e
{ deVbNg8gs
Left l; UG:S! w'
Right r; na,i(m?l
public : 1]% ]"JbV
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (Ceq@eAlT
template < typename T2 > rVF7!|&
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } %kSpMj|
} ; ipdGAG
C|hD^m
同时,holder的operator=也需要改动: 1}Mdo&:t
D3xyJ
template < typename T > Q@w=Jt<
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Tj
v)jD
{ ]mSkjKw
return assignment < holder, T > ( * this , t); t],5{UF
} jNu`umS
cH>3|B*y
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。 YR/%0^M'0
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6h%_\I.Z[[
/_.1f|{B
return l(rhs) = r; ?f'iS#XL
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。 mX&!/U
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NUp,In_
j8#xNA
template < typename Tp > ])3(@.
class constant_t lPO+dm
{ |];f?1
const Tp t; vnOl-`Z ~
public : WO]9\"|y
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AaX][2y8
template < typename T > )o%sN'U,1
const Tp & operator ()( const T & r) const Lk>o`<*
{ ~"8D]
return t; 3L1MMUACL
} !5zDnv
} ; 2=V~n)'a
$$f89, h
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5eJMu=UpR
下面就可以修改holder的operator=了 09L"~:rg
Q$XNs%7w5,
template < typename T > lZ>j:/R8^&
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const A4
{ $-ICTp
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); [JyhzYf\
} o~ J~-$T{
v|
Yh]y
同时也要修改assignment的operator() {Ne5*HFV
[B+]F~}@
template < typename T2 > H2
Gj(Nc-
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } |Ta-D++]'
现在代码看起来就很一致了。 8LH\a.>
)Lb?ZXT3
六. 问题2:链式操作 2vh@KnNU
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "f |xIK`c
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。 wpI_yp
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。 D8*tzu-
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。 &@rXt!
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J_eu(d[9
On*pI37(\
template < typename T > kX)QHNzP
struct result_1 .mwB'Ll
{ +]dh`8*8>1
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H&_drxUq;L
} ; G%FLt[
S\"#E:A
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: ]21`x
DqN<bu2
template < typename T > "
.<>(bE
struct ref s=[T,:Z
{ ^sqTgrG
typedef T & reference; u}QcyG^
} ; U"L7G$
template < typename T > tB)nQw7
struct ref < T &> Q@0Zh,l
{ 3]wV 1<K
typedef T & reference; ;]\>jC
} ; /C\tJs
|9Pi*)E
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;6AanwR6
sEzl4I
template < typename T > Fz.Ij'8.H
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Da-U@e!
{ V ah&)&n
return l(t) = r(t); -,a@bF:
} 1<;RI?R[9
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。 T]UrKj/iF
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,+GS.]8<
PP&