一. 什么是Lambda ?J>^X-z
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 oV*3Mec
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, X}^,g
@]A4{
{&/q\UQ
BqR8%F
class filler a/?gp>M9
{ <uA|nYpp
public : Z!#zr@'k
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} Q
i?
} ; 7Npz
{C{I
iJq}tIk#2'
#fa~^]EM]
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: gP<l
50CU|
N?~K9jGx(
;X\!*Loe
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); )2\6Fy0S
eX}uZR
-PxA~((g5
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4).q+{#k
#MI}KmH
o\2#o5#
];IUiS1
二. 战前分析 KSLyU1W
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。 p#3P`I>ZrT
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 lGs fs(
%[RLc[pB
pTcm2-J
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); wJ+"JQY.J+
/* --------------------------------------------- */ TVKuvKH8U
vector < int *> vp( 10 ); 5 J 0
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [
h%ci3
/* --------------------------------------------- */ *!Xhy87%Z)
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); iX~V(~v
/* --------------------------------------------- */ O"Ar3>
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 0e3aWn
/* --------------------------------------------- */ C#(4>'
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); V"
I+E
/* --------------------------------------------- */ QarA.Ne~
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); RM,r0Kv17Y
zX(p\NU
" >;},$
L7 qim.J
看了之后,我们可以思考一些问题: AWGeK-^
1._1, _2是什么? pi+m`O
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。 (]rtBeT
2._1 = 1是在做什么?
%<K`d
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。 c^I_~OwaE
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。 voCQ_~*)9
DN!:Rm uc
YwEXTy>0
三. 动工 )x#^fN~ 7`
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Zs)HzOP)9
kyz_r6
4K:p
d&t|Y:,8
template < typename T > AOhsat;O`
class assignment _aq3G9C_
{ _v<EFal
T value; Pr/K5aJeg
public : -cEjB%Neo
assignment( const T & v) : value(v) {} )mJl-u[0+
template < typename T2 > 4R@3jGXb8q
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } `2Vc*R
} ; %J7 ;b<}To
H7*/
H<g-
Bhv
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ql!$e&A|l
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d:Wh0 y}
@ScH"I];uA
b?qtTce
<SOC
class holder Fb
VtyQz
{ {dhG SM7
public : :Q"]W!kCs
template < typename T > W8R@Pf
assignment < T > operator = ( const T & t) const $!ka8)
~
{ z`5d,M
return assignment < T > (t); nO2-fW:9]
} o|(-0mWBQA
} ; C%0 |o/Wi
(Z;-u+ }.
Q]A;VNx
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: O$LvHv!
9psD"=/"
static holder _1; 6O!&!
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8E ^yHd4Y
/c8F]fkZ=
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); zuwCN.
而不用手动写一个函数对象。 ~~]L!P
PL[7|_%
1\TXb!OtL
8ZE{GX.m2c
四. 问题分析 T[;O K
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。 2VA\{M
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。 ZFY t[:
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .{*V^[.
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9#xcp/O
下面我们可以对这几个问题进行分析。 mn)kd
&U*=D8!0
五. 问题1:一致性 SZea[~&
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?| 1|Us"GQ(n
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZV$qv=X
/9QI^6&SX
struct holder $ohIdpZLH2
{ e>=P'
// %70sS].@
template < typename T > &ScADmZP^d
T & operator ()( const T & r) const ;3-5U&Axt
{ Re0ma%~LP
return (T & )r; @or&GcQ*
} ;|5m;x/a
} ; SoI"a^fY
Kzfa4C
这样的话assignment也必须相应改动: #%rXDGDS
rp (nGiI
template < typename Left, typename Right > c~K^ooS-
class assignment 2xN1=ug
{ BC =U6>`/
Left l; p'fU}B1
Right r; 06|+_
public : `B}(Ln
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]'3e#Cqeh
template < typename T2 > E9!u|&$S
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } y+hC !-
} ; $WI=a-;_e
nb9qVuAGU
同时,holder的operator=也需要改动: ^w/_hY!4/
lU`]yL
template < typename T > K!VIY|U
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const _=Ed>2M)no
{ yZE"t[q#O
return assignment < holder, T > ( * this , t); Z_.Eale^
} :,X,!0pWRp
&9g4/c-?$
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。 k4FxdX
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `L/kw Vl
o}C| N)'
return l(rhs) = r; D G}} S5
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。 Xt %;]1n
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e
"5S;
\BOZhXfl'
template < typename Tp > '8R5?9"
class constant_t ^Qt4}V=
{ AL74q[>
const Tp t; .H
{
public : EbZRU65J}O
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Sp3?I2 o
template < typename T > q{gt2OWqX
const Tp & operator ()( const T & r) const z=J%-Hq>
{ })rJU/
return t; i/N4uq}'A<
} [4KW64%l
} ; ![YLY&}s
tt2`N3Eu\
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?4GI19j
下面就可以修改holder的operator=了 "E =\Vz
lS&$86Jo(
template < typename T > &^KmfT5C
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const n>T1KC%
{ 2iYf)MC
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); gswp:82e2
} ~( 54-9&
;3wj(o0
同时也要修改assignment的operator() P#m/b<
qPY
OO
template < typename T2 > f<bc8Lp
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } &rj3UF@hb
现在代码看起来就很一致了。 E$"( :%'v
l=G=J( G
六. 问题2:链式操作 !_P;4E
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?9hw]Q6r}
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。 1:%HE*r
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。 /R7qR#
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。 GP6-5Y"8
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }JyWy_Y
+ Bk"
khH
template < typename T > |d\rCq >
struct result_1 O)NEt
{ VDq4n;p1
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k$1ya7-@
} ; d5mhk[p7\J
chv0\k"'
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: Z".mEF-b
*vqlY[2Ax
template < typename T > `oQ)qa_
struct ref V~ph1Boz2
{ }GX[N\$N
typedef T & reference; SA@MJ>Z
} ; 02OL-bv}HS
template < typename T > __<