一. 什么是Lambda SrJGTuXg
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o#gWbAG;]b
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, P [ck84F/
*?>T,gx}
E \EsWb
u8g~
class filler v`x.)S1
{ Tc:)-
z[o
public : FFpT~.
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} }W8;=$jr
} ; e4_rC'=
c )g\/
RnE4<Cy
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: w<3#1/g!2B
>J?fl8
o4,6.1}
SmH=e@y~Lx
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); /NFj(+&g+
Fb>?1i`RN
1{.|+S Z!
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `?@}>.
u@M,qo`
]Sz:|%JP1
e}7lBLK]*
二. 战前分析 n\'4
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。 yYYSeH
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 EGS)b
(gU!=F?#m
)m)-o4c
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Bahm]2
/* --------------------------------------------- */ |F[+k e
vector < int *> vp( 10 ); KqJs?Won
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 50wulGJud
/* --------------------------------------------- */ 9>/4W.
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); iC~^)-~H=w
/* --------------------------------------------- */ 9T9!kb
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); _Y4` xv0/
/* --------------------------------------------- */ Y=I'czg
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); =v&hWjP
/* --------------------------------------------- */ >Q;l(fdj
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); n'LrQU
[yQt^!;
_8J.fT$${
sb*G!8j
看了之后,我们可以思考一些问题: !;{7-~
1._1, _2是什么? HM1Fz\Sf
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。 q~o<*W
2._1 = 1是在做什么? :\c ^*K(9
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。 m?}6)\ob
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。 a#k6&3m&
P|E| $)m
8q!]y6
三. 动工 1(R}tRR7 R
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f~R(D0@
ECuH%b^,
%)1?TU
7Q9 w?y~c
template < typename T > B dfwa
class assignment ;xj?z\=Pg
{ bsli0FJSh'
T value; T3<4B!UB&
public : 9Q.Yl&A
assignment( const T & v) : value(v) {} lrE5^;/s1
template < typename T2 > ML
9' |
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } gz9j&W.
} ; z&\a:fJ&
Dml;#'IF3
/36:ms A
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G~a ZJ,
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {}przrU^c
&Z@o Q
RbnVL$c
,[KD,)3y
class holder &6!)jIWJ
{ vh%B[brUJ
public : nR~@#P\
template < typename T > T?0eVvM
assignment < T > operator = ( const T & t) const BDDlQci38
{ vA{-{Q
return assignment < T > (t); F/{!tx
} T'9'G
M
} ; Sz`,X0a
RtS+<^2a;
? OM!+O
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: 1CZgb
<'oQ \eB
static holder _1; 6d}lw6L
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F)QDJE0
]_gU#,8
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); q3!bky\
而不用手动写一个函数对象。 lUZ+YD4
.`eN8Dl1
h[Y1?ln&h
kDioD
四. 问题分析 bAqA1y3=
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。 .L~AL|2_
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。 (w3YvG.
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2/^3WY1U
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ES7s1O$#
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C,r;VyW6BI
*i%d,w0+
五. 问题1:一致性 ~36!?&eA8
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| d7upz]K9g
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q|(HsLs
g!|kp?
struct holder ;6$jf:2m
{ KZE,bi:~
// rb.N~
template < typename T > n_A3#d<9
T & operator ()( const T & r) const vk^xT
{ n 7[V&`e_
return (T & )r; S,UDezxg
} <]2w n
} ; d$!RZHo10V
{EQOP]
这样的话assignment也必须相应改动: g) jYFfGfH
chX"O0?"
template < typename Left, typename Right > )ez9"# MH'
class assignment 99QU3c<.
{ 3=j"=-=
Left l; PJH&
Right r; kl:Bfs)b
public : /U9"wvg
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f]CXu3w(J
template < typename T2 > VTE .^EK!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ;e *!S}C,
} ; 7!E,V:bt'
} q8ASYNc
同时,holder的operator=也需要改动: zrb}_
"chDg(jMZ
template < typename T > ~9@UjQ^)F
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const kxv1Hn"`{E
{ .ioEIs g
return assignment < holder, T > ( * this , t); hwv/AnX~O
} 4V`G,W4^J
a:w#s}bL
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。 (GfZ*
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G 3ptx!
D
JWxwJex
return l(rhs) = r; R6->t #n,
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。 @q)d
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
P*j|.63
8":Q)9;%
template < typename Tp > mC#>33{
class constant_t =I_'.b
{ M_DwUS1?
const Tp t; eaU
public : eHUOU>&P]
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Mo|2}nf
template < typename T > !4+<<(B=E
const Tp & operator ()( const T & r) const [nq@m c~<
{ FS.L\MjV]U
return t; ~k5W@`"W
} $6IJP\
} ;
[$UI8tV
} Q+|W=2t
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C0Z=~Q%
下面就可以修改holder的operator=了 d<Tc7vg4|U
{'H(g[k
template < typename T > \ Cj7k^
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const f|gg
{ aN3;`~{9
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ?a]mDx>xh
} )4 ;`^]F
+=)+'q]S
同时也要修改assignment的operator() jebx40TA3
qH_Dc=~la
template < typename T2 > "m>81-0
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } COlaD"Y
现在代码看起来就很一致了。 'J|_2*
MolgwVd
六. 问题2:链式操作 )+Pus~w
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5"H=zJ=r
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。 \~ wMfP8
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。 d0>
zS
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。 9lE_nc
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >yDZw!C
/>>\IR
template < typename T > _)-o1`*-
struct result_1 mX|ojZ
{ 7{Wny&[0
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; dAj$1Ke
} ; ]]yO1x$Kk
I%Z
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: 3Zh)]^
lu/
(4ED
template < typename T > BJ(M2|VH
struct ref OZ;*JR:
{ =2x^nW
typedef T & reference; w4Z'K&