一. 什么是Lambda b3>`%?A
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5uVSbo.
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, 7K 8tz}
"sM
3NY
*J ]2"~_.
i]>)'i
class filler ?)8OC(B8q
{ F5hOKUjv
public : Pjs
L{,
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} bJ~@
k,'
} ; l,I[r$TCf
p\"WX
H=_ Wio
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: p41TSALq
mbij& 0
$CgJ+ua\8
a2'si}'3
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); aSN"MTw.
dx/NY1
Z=L~W,0'
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c"|4'#S
4Jf6uhaE
4iDlBs+
.L#xX1qr
二. 战前分析 l8$7N=Y
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 bv%A;
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *0*1.>Vg
zqDG#}3f^
S)$)AN<O
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); p$qpC$F
/* --------------------------------------------- */ Id<3'ky<N
vector < int *> vp( 10 ); 'S[&-D%(3
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L~WC9xguDl
/* --------------------------------------------- */ \-Oq/g{j
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ^lt;K{
/* --------------------------------------------- */ <b5J"i&m
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 4v=NmO}
/* --------------------------------------------- */ F!LVyY"w
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); =;) M+"
/* --------------------------------------------- */ ogOUrJ}P
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); <0P7NC:Ci
wDL dmrB
g9rsw7
Po~u-5
看了之后,我们可以思考一些问题: &!adW@y
1._1, _2是什么? fsA-}Qc
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。 nVO|*Bnf)
2._1 = 1是在做什么? @CxXkR
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。 lT<4c5%
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。 Zi!6dl ev
"K!9^!4&
p^E}%0#
三. 动工 T%opkyP>=
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }Q=@$YIesD
MFHc>O
DA
A.5N<$l
|%i|P)]
template < typename T > #S*@RKSE|7
class assignment NV[_XXTv7
{ Tej&1'G
T value; 4!I;U>b b
public : F+lsza
assignment( const T & v) : value(v) {} S~Z`?qHWh
template < typename T2 > jRCf!RO
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } "G(^v?x:P
} ; 8|*=p4_fn
1]yjhw9g
kOQq+_Y
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "F$0NYb]I
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tW=,o&C=
`;:zZ8*
jP{W|9@(
@S-p[u
class holder _6"YWR
{ Y!+q3`-%T
public : P+hp'YK1
template < typename T > #nzVgV]
assignment < T > operator = ( const T & t) const .Lvg
$d
{ <+/:}S4w)
return assignment < T > (t); dV:vM9+x
} f<Co&^A
} ; w`77E=
%. zcE@7*
WX2w7O'R
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: opQdym
u`Sg' ro
static holder _1; 7p!w(N?s
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VkD8h+)
?eU=xO
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); gmU0/z3&
而不用手动写一个函数对象。 LHS^[}x^1
#Is/j =
0VA$
Ige
4;_<CB
四. 问题分析 o|FY-+
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。 h|DKD.
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。 (I) e-1
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OFyZY@B-C~
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =>_k ;x
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e@GR[0~
\N?,6;%xB
五. 问题1:一致性 fFBD5q(n
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?| jDaWmy<ha
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m V U(b,
M[Kk43;QY!
struct holder //ZYN2lT4
{ s*XwU
// itp$c|{
template < typename T > 6z (eW]p
T & operator ()( const T & r) const XQH
wu
{ tSZd0G<A<o
return (T & )r; 5 GwXZ;(G
} x;G~c5
} ; |PI]v`[
ub#>kCL9
这样的话assignment也必须相应改动: l5 FM>q
Je5UVf3>2&
template < typename Left, typename Right > +yh-HYo`
class assignment z@_9.n]
{ 6*cY[R|q!
Left l; T\Zq/Z\
Right r; ?;//%c8,.
public : bay7%[BLB
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1e0O-aT#Q
template < typename T2 > !.[N(%"
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } +&T;jad2
} ; X+:>&&9
`D#3
同时,holder的operator=也需要改动: 77:s=)
Q]?Lg
template < typename T > wl*"Vagb
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const sbZ^BFqp
{ x+L
G4++
return assignment < holder, T > ( * this , t); XyS|7#o
} lF=l|.c
D>YbL0K>X~
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @\!9dK-W
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 icX$<lD
S b9In_*
0
return l(rhs) = r; iTt#%Fs)4M
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。 WLb*\
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #*g .hL<
`#m>3
template < typename Tp > zeXMi:X
class constant_t ) ny,vcU]
{ Tath9wlv6;
const Tp t; fO4e[g;G
public : w84
]s%y
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Mohy;#8Wk
template < typename T > dXe.
5XC
const Tp & operator ()( const T & r) const ,r,~1oV<"
{ 7jb{E+DrG
return t; &I[ITp6y0
} Qe~2'Hw#9
} ; Qoj}]jve
8Jz/'
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /$IF!q+C
下面就可以修改holder的operator=了 is3nLm(
%PsDS
template < typename T > eBK s-2r
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 4E Hb
{ gAx8r-` `
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); U2 tsHm.O
}
`q ;79t
I)$of9
同时也要修改assignment的operator() ^GXy:S$
.>(?c92
template < typename T2 > 4LCgQS6
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } ?|i6]y=D
现在代码看起来就很一致了。 /f_c?|
J.`z;0]op
六. 问题2:链式操作 -zeodv7
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j15TavjGh
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。 ^UF]%qqOn
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。 0I.9m[<Fc
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。 a{lDHk`Wf
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !lSxBr[dQ
c=YJ:&/5&
template < typename T > b&$ ?.z
struct result_1 =A6/D
{ u@`)u#
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cx]O#b6B.
} ; ZKGS?z
$z7[RLu0!
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为:
c|N!ZYJI
(8!#<$
template < typename T > 67I6]3[Z
struct ref 7k<4/|CQ{
{ 6~b~[gA
typedef T & reference; I#Q
Tmg.
} ; o:\RJig<
template < typename T > TtL2}Wdd.%
struct ref < T &> Jmb [d\ /D
{ ,w.`(?I/
typedef T & reference; LE_1H>
} ; $*| :A
:<%q9)aPf`
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:
n2bL-
mm3goIi;Y
template < typename T > )Oq N\
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {cF7h)j
{ PmtBu`OkV
return l(t) = r(t); _tfZg /+)
} Fj9/@pe1
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。 @<]xbWhuw
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XpzdvR1
r)|X?
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 &jg