一. 什么是Lambda :J|t! `
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <!ewb=[_$
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, 0{0|M8
jpcbW
YK[PC]w
Q/oe l'O*x
class filler ai7*</ls
{ Ob:}@jj
public : 1'c
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} (1`z16
} ; 2!Ip!IQ:
`N8?F3>
C-Q]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: s8,{8k
YGRv` `(
][b_l(r$?
!a"RHg:HO
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); v%_5!SR
Tx)X\&ij&
zJE$sB.f
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Bvke@|]kW
F!FXZht$P
\`:X37n)0q
e;1n!_l\
二. 战前分析 F9DY\EI
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [D[&aA
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Z^AOV:|m
q.s 2x0
~f/nq/8
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); CRK%%;=>
/* --------------------------------------------- */ A#:5b5R
vector < int *> vp( 10 ); |P{K\;-
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A^/$ |@
/* --------------------------------------------- */ MO7:ZYq
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); {0J TN%e
/* --------------------------------------------- */ 9,h'cf`F
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); :JBvCyj4PE
/* --------------------------------------------- */ Qqt<
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); %nU8 Ca
/* --------------------------------------------- */ QLx]%E\
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); s bf\;_!
FBn`sS8hH
Ep/kb-~-
p~ `f.q$'
看了之后,我们可以思考一些问题: cVrses^yE
1._1, _2是什么? m'|{AjH
z6
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 w Phs1rL
2._1 = 1是在做什么? ?nW K s
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ghXh nxG
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Z)RoFD1]C
4wLp
%i!&Fr
三. 动工 &&Sl0(6x[T
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {VWX?Mm
YQU#aOl
ET ;=o+\d
m2!y;)F0
template < typename T > gwvy$H
class assignment Q+d9D1b
{ c< ke)@
T value; `4Jlf!
public : yqdhLX|Mk
assignment( const T & v) : value(v) {} Jh3(5d"MV
template < typename T2 > RS'%;B-)
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } &|t*9D
} ; Ol8ma`}Nq3
j5lSu~
m791w8Vr
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9UD~$_<\
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SKx&t-
_7?LINF9
/UGH7srx
~(2G7x)
class holder &"v h=Z-
{ 9v_B$F$_T
public : 0E9LZOw4T
template < typename T > /IDfGAE
assignment < T > operator = ( const T & t) const XWQp-H.
{ Z4U8~i
return assignment < T > (t); >L6V!
} ;x.xj/7
} ; sxq'uF(K
$0[T=9q <+
E|!rapa
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: <a@'Pcsk
V#!ftu#c?
static holder _1; \ "193CW!
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
Vj^<V|=
KF' $D:\
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ") Xy%C`J
而不用手动写一个函数对象。 '5V2{k$4U
qq0bIfF\4
52-Gk2dp
c hE~UQ
四. 问题分析 =;(w Bj
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 pgg4<j_mn
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _h#SP+>
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5f&+(Wqw
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *M*:3v
0
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vO#4$,
(/J$2V5-
五. 问题1:一致性 86J7%;^Xa
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?| E}S)uI,gn
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 I 2JE@?
?(Dk{-:T'
struct holder ^:Vwblv(
{ tWkD@w`Lnn
// $E;`Y|r%WK
template < typename T > # [c`]v
T & operator ()( const T & r) const ;IX3w:Aw
{ ~2Jvb[IM
return (T & )r; p"Ki$.Y
} y:Ycn+X.
} ; o
g.LD7&/
SooSOOAx[
这样的话assignment也必须相应改动: }a= &o6=
'+tU8 Pb
template < typename Left, typename Right > n dRy&[f7
class assignment ]<D9Q>
{ 0*?~I;.2m$
Left l; q=8I0E&q
Right r; v@bs4E46e
public : Ql-RbM
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T9enyYt%
template < typename T2 > "T4Z#t
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 1=C>S2q
} ; 3| 5Af
?YR/'Vq97
同时,holder的operator=也需要改动: Bor _Kib
;hsgi|Cy-
template < typename T > "qEHK;
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const SJhcmx+
{ mO$]f4}
return assignment < holder, T > ( * this , t); &E.ckWf
} #&vP(4p
LO8V*H(
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w]w>yD>$
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0tVZvXgTu
l_JPkM(mJw
return l(rhs) = r; pNFL;k+p}
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。 N_TWT&o4
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9kj71Jp&}
l%h0x*?$
template < typename Tp > v*}r<}j
class constant_t Mfjj+P
{ Y2i:ZP
const Tp t; o@[yF<
public : ;j]0GD,c$
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ajF-T=5
template < typename T > $<c0Z6f
const Tp & operator ()( const T & r) const mx s=<
{ |eIEqq.Eb
return t; 9W$FX
} ffo{4er
} ; =\7o@ 38
-~Kw~RX<(
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X-Y:)UT
下面就可以修改holder的operator=了 0sW=;R2
&d]%b`EXq
template < typename T > H3T4v1o6
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const lb3: #?
{ L{xCsJ3d
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); &i*/}OZz
} @K`2y'#b
yLFc?{~7
同时也要修改assignment的operator() ,.Ac= "f
[pf78
template < typename T2 > )F;`07
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } Q/ rOIHiI
现在代码看起来就很一致了。 _+%RbJ~H
VYj hU?I
六. 问题2:链式操作 *"#62U6
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FCxLL"))
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。 nff&~lwhZ
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。 F)KUup)gc
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。 NDLk+n
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E! ;giPq*n
uNe5Mv|}
template < typename T > 3B:U>F,]4
struct result_1 Uu xbN-u
{ , Z*Fo: q
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1euL+zeh
} ; RYzDF+/
uev$5jlX
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: o9-b!I2
BE/#=$wPjM
template < typename T > +$M%"=tk
struct ref qQC<oR
{ wzhM/Lmo\z
typedef T & reference; :eqDEmr>
} ; ehQ"<.sQ
template < typename T > /*J}7
struct ref < T &> y\&GPr
{ fNOsB^Y
typedef T & reference; K:&FWl.
} ; Gqvnc8V&
|FS,Av
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wb^Yg9
!\wdX7%
template < typename T > *het_;)+{
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qB-9&X
{ cwiHHf>
return l(t) = r(t); ;=piJ%k
} Htn'(Q
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。 6#P\DT
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qUX
WoGK05w
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 p#HbN#^Hy
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "/6<k0.D&
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 z,/0e@B >
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9{bG @g
最后的布局是: 'vKB]/e;
Add w8E6)wF=7
/ \ e _\]Q-
Divide 5 &