一. 什么是Lambda 1qN+AT
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Fh
U* mAX)
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, Lf0Wc'9{
_6Qb 3tl
;^9y#muk
#@8JYzMq%
class filler (^9dp[2
{ ~%Xs"R1c,
public : 3Sl2c
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} -E,p[Sp
} ; j@C*kj;-
%Qy9X+N:
! w2BD^V-
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: # "KaRh
N5jJ,iz
5sI9GC
)9s
6(Iu
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); |Wz`#<t
u7}C):@H
/@feY?glc
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1/ <Z6 ?U
b|E1>TkY
EU4j'1!&g<
^<w3i?KPW
二. 战前分析 wLOS,=
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。 3w$Ib}7
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 y vo4 .u
C[s='v~}
X\HP&;Wd
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Y7WU4He L
/* --------------------------------------------- */ P2=u-{?~
vector < int *> vp( 10 ); SJ).L.Cm6
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m 7/b.B}
/* --------------------------------------------- */ _ Y8jl,J
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); `~+[pY1r
/* --------------------------------------------- */ [E6ZmMB&
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); JxLSQ-"
/* --------------------------------------------- */ HrH!
'bd
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); BX-fV|
/* --------------------------------------------- */ IfzZ\x
.
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); z%~rQa./$
Zg/
],/ `
F |^tRL-
Ae|bAyAK
看了之后,我们可以思考一些问题: N5|wBm>m
1._1, _2是什么? ;noZmPa
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。 <g'0q*qE
2._1 = 1是在做什么? Rs;Y|W4'
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。 .kZ<Q]Vk
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。 =q?s B]n
>@?`n}r|
jzAXC^FS
三. 动工 {RHa1wc
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 23*OuY
#[yZP9
MVOWJaT(Aq
5[|ZceY
template < typename T > erdA?
class assignment !G~`5?CvE
{ V6uh'2
T value; zx`(ojfu
public : xa$4P [
assignment( const T & v) : value(v) {} N%fDgK
template < typename T2 > 'A)9h7k}
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } w'zSV1
} ; +!eh\.u|]
:?f^D,w_B
cs0rz= ZdH
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2"8qtG`Et
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment C1po]Ott*
`=19iAp.
'l6SL-
<
?eOw8Rom
class holder J{e`P;ND
{ }Wz[ox 9b
public : 8&c:73=?X
template < typename T > -v{LT=,O
assignment < T > operator = ( const T & t) const u
-A_l<K
{ y!/:1BHlm
return assignment < T > (t); E3QyiW
} 7[It
} ; jYE
?wc+FT
UaXWHCm`
A1F!I4p5
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: m
e2$ R>@
wH]Y1 m
static holder _1; 3h**y
%^
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,QPo%{:p
`P?!2\/
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ASULg{
而不用手动写一个函数对象。 Oz-@e%8L
5;X3{$y
Dn@Sjsj>
{"mb)zr
四. 问题分析 _NN5e|t
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 A O3MlK9t
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _6]c f!H
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 MTAq}8
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y;#H0v>E
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g96]>]A<{
l09SWug
五. 问题1:一致性 vBYk"a6SD
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| BjV;/<bt
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 A@)ou0[n@
lX/:e=
struct holder X.[8L^ldh
{ MQq!<?/
// N7-LgP
template < typename T > %:yVjb,Yf
T & operator ()( const T & r) const C~R,,
{ ?b x ak
return (T & )r; @o>3
Bv.
} `ZGKM>q`
} ; RSBk^
^b6yN\,S
这样的话assignment也必须相应改动: Lrq e:\
V-x/lo]Co
template < typename Left, typename Right > Zb$P`~(%
class assignment Xk }\-&C7
{ i Ie{L-Na
Left l; rT';7>{g
Right r; [U_
public : ?u~?:a@K
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K(rWM>Jv
template < typename T2 > 3 uJ?;
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } qz8Jvgu?
} ; I8VCR8q
_:HQ4s@
同时,holder的operator=也需要改动: *Qy,?2
j.+}Z |
template < typename T > e@{Rlz
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const OPC8fX5.
{ eu0jjeB
return assignment < holder, T > ( * this , t); 'M,O(utGv
} qv3% v3\4
oW3|b2D
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。 uA~?z:~=
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @.} @K
nJY3 1(p
return l(rhs) = r; ;@H:+R+(
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。 Ca
?d8
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6rMNp"!
<jG[
z69)
template < typename Tp > ]MnQ3bWq"j
class constant_t 2k!4oVUN
{ $^`@ lyr
const Tp t; i0rh{Ko
public : 7'Gkip
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}
bU$M)
template < typename T > I-m Bj8^;
const Tp & operator ()( const T & r) const fPq)Lx1'
{ N)4R.}
return t; ]nq/yAF%
} xc,Wm/[
} ; _ O;R
mX[J15
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V#X<Yt
下面就可以修改holder的operator=了 qO[_8's8
j[Gg[7q{y
template < typename T > 8~AL+*hn
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const e?+&2zMq
{ vsJM[$RF
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); 8wMwS6s:
} FT\%=>{
PxA
OKUpI
同时也要修改assignment的operator() p#6tKY;N
f([d/
template < typename T2 > ?{\h`+A
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } h_6c9VI
现在代码看起来就很一致了。 ~>XqR/v
+asO4'r
六. 问题2:链式操作 =k5O*ql"
现在让我们来看看如何处理链式操作。
{RI)I
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 o8~<t]Ejw
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /Ow@CB
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 p$mt&,p
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d;i@9+
YT6dI"48
template < typename T > f o idneus
struct result_1 I8Y
#l'z
{ d6)+d9?<