一. 什么是Lambda +pqbl*W;1
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,nYa+e
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, ]Ik~TW&
}&=l)\e
OU%"dmSDk
P_3IFHe
class filler VYb,Hmm>kC
{ Ld*Ds!*'/
public : TNqL ')f
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 4j3_OUwWZx
} ; 5go)D+6s
I[&x-}w
s U`#hL6;
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: .5;
JnJI
Pr}
l
y
=? !FO'zt"
(E0WZ$f}
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); k_}$d{X
$V3If
<lFHmi$qt{
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 esTL3 l{[
t#P7'9Se8
|.Vgk8oTl
{2 q"9Ox"
二. 战前分析 [!%5(Ro_
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。 _DSDY$Ec
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 Zuzwc [Z1
xBxiBhqzF
xMk>r1Ud
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); c\ZI
5&4jT
/* --------------------------------------------- */ X[?fU&
vector < int *> vp( 10 ); 1sg:8AA
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cZN<}n+q
/* --------------------------------------------- */ ys[xR=nbD
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ]mtiIu[
/* --------------------------------------------- */ ~s&r.6DW
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); t+A*Ws*o
/* --------------------------------------------- */ ^ulgZ2BQ|
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); $Mg O)bH
/* --------------------------------------------- */ I@m(}
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); G_=i#Tu[
c=tbl|Cq
}5PC53q
'yH
看了之后,我们可以思考一些问题: &V+_b$
1._1, _2是什么? vX>{1`e{S
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。 ,$t1LV;o=
2._1 = 1是在做什么? g0B-<>E
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2gK]w$H7!
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。 CP9 Q|'oJ
UBW,Q+Q
y$fMMAN7
三. 动工 W 3/]
2"0
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]+,L/P
U0-RG
. h)VR
5?j
mQVlE__ub
template < typename T > ,1 H|{ <
class assignment 1ik.|T<f0
{ &I
~'2mpk
T value; {=?[:5
public : ?;Sg,.J
assignment( const T & v) : value(v) {} XS2/U<sd
template < typename T2 > x$jLB&+ICz
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } pWE(?d_M{G
} ; uG'S&8i_
h(@.bt#
=),ZZD#J
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nnhI]#,a{
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y*9vR~#H
3>3t(M|
rhOxyY0
U= GJuixy
class holder =W')jKe0
{ t|V5[n!
public : j8Q_s/n
template < typename T > ^vh!1"T
assignment < T > operator = ( const T & t) const XC<'m{^(m
{ Y/UvNb<lK
return assignment < T > (t); vO?sHh
} Zt41f PQ
} ; 7>zUT0SS
[H!do$[>
@P0rNO%y
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 5/6Jq
vt"bB
static holder _1; bO$KV"*!
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xH28\]F5n
<J~6Q
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); XjzGtZ#6
而不用手动写一个函数对象。 g3'dkS!
PfYeV/M|
?2o+x D2
DJdhOLx
四. 问题分析 Q& d;UVp
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。 HqqMX`Rof
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。 ,b^jAzow
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 30w(uF
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -h|[8UG^b
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |4BD
'%e@7Cs
五. 问题1:一致性 )Dv;,t
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?| 66B,Krz1n
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \COoU("
(JOR:
1aT
struct holder Z! /_H($
{ Yt_tAm
// 6&i])iH
template < typename T > 7^.g\Kt?
T & operator ()( const T & r) const j?tE#
{ +#>nOn(B
return (T & )r; 6 Yva4Lv
} 6C"${}SF`
} ; jN=
!Q&^i[
{LKW%G7
这样的话assignment也必须相应改动: GRj [2I7:
]n1#8T&<*z
template < typename Left, typename Right > 3&[ d.,/
class assignment _W Hi<,-
{ +Y+fM
Left l; 0%rE*h9+
Right r; wmbG$T%k
public : (@BB@G
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AVz907h8
template < typename T2 > 2sqH
>fen
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } (G{:O
} ; ou)0tX3j
"kc%d'c(
同时,holder的operator=也需要改动: Rbgy?8#9
ooa"Th<
template < typename T > Ug#B( }/
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 6R3/"&P(/#
{ Y*jkUQ
return assignment < holder, T > ( * this , t); C@XnV=J
} F6DVq8f9
d@ZXCiA},
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。 H2g#'SK@
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {P?p*2J'
Hjs#p{t[
return l(rhs) = r; F`gK6;zp
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。 b,ZBol|X
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FFVh~em{
Xa'b@*o&
template < typename Tp > &F0>V o
class constant_t P
2x.rukT|
{ xOxyz6B\
const Tp t; +:C.G[+
public : Qdc#v\B
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h|z59h&X8G
template < typename T > 2xy{g&G
const Tp & operator ()( const T & r) const G!F_Q7|-
{ Z_jV0[\v0P
return t; CC`#2j
} l,QO+
>)z
} ; 5@bmm]
ZI :wJU:f
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D_z&G)
下面就可以修改holder的operator=了 |n s9ziTDI
Ln h'y`q
template < typename T > SrWmV@"y
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const HZ{DlH;&
{ 5C-n"8&C&
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); R6o07.]
} &oVZ2.O#(
k^UrFl
同时也要修改assignment的operator() ^D
{v L
>I/~)B`jhE
template < typename T2 > bC&xN@4
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } d$MewDWUN
现在代码看起来就很一致了。 \rbvlO?}
8Sf}z@~]
六. 问题2:链式操作 ~fpk`&nhe
现在让我们来看看如何处理链式操作。 DQN"85AIZ
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 sPX~>8}|VP
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]INt9Pvqm
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 2-duzc
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {4R;C~E8
tD,~i"0;
template < typename T > ?,Wm|xY
struct result_1 UPuG&A#VV
{ y.Yni*xt/
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !1+!;R@&H>
} ; Pf<BQ*n
n3hlo@gYW
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >hotkMX `3
}"^d<dvuz
template < typename T > ~X) 1!Sr
struct ref K;g6V!U
{ b:*(
f#"q
typedef T & reference; "?
5@j/
e`
} ; -A"0mS8L
template < typename T > g3'yqIjQL
struct ref < T &> >ufN[ab
{ 4Z{ r
typedef T & reference; N?s5h?
} ; 2ZMVYa2%(
u|ru$cIo
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `=W#owAF
[k,FJ5X
template < typename T > d6e]aO=g
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LaIH3!M3
{ GmN~e*x>p
return l(t) = r(t); m&6I@S2
} BMbZ34^e
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。 W^9=z~-h
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (=D^BXtH|
aD?ySc}
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 5[$Tpn#K7
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: XV<{tqa
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 } q r
,
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 IqjH
最后的布局是: G]>P!]
Add Jy#21
/ \ NK(; -~{P
Divide 5 X&