一. 什么是Lambda ^2{ 6W6=
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cd=|P?Bi
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, 0pG +yec
)=`DEbT
b)M-q{
Q1ayd$W@<
class filler TU58
{ 6VuyKt
public : ;yyR_NS
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} /8nUecr
} ; 4:^MSgra
'Bxj(LaV-
ZJc{P5a1J
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: JtsXMZz
e|5@7~Vi
YllZ5<}
+rA#]#hN
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); "\T-r 2
{ Ie~MW
Bha("kG
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g5"I{ol5T~
6xwjKh:9
w4CcdpR
l6 }+,v@#
二. 战前分析 pZlt4
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。 NZ&ZK@h}.
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 J~4mp\4b
WVhQ?2@ }
kB=B?V~#
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 5c(g7N
/* --------------------------------------------- */ (aC=,5N
vector < int *> vp( 10 ); F?"Gln~;
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &-p~UZy
/* --------------------------------------------- */ at{p4Sl
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); rXT? w]4
/* --------------------------------------------- */ S.B?l_d^
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); upk+L^
/* --------------------------------------------- */ 8~t8^eBg
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); S[yrGX8lu
/* --------------------------------------------- */ 0Z]HH+Z;
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); r&B0-7r
O(2c_! d
A+foc5B
wIR"!C>LE
看了之后,我们可以思考一些问题: [tJn!cMs
1._1, _2是什么? C4d'z(<
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。 #NGtba
2._1 = 1是在做什么? `-P1Y
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。 : _:)S
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。 NqD Hrx
3**t'iWQ
]s^+/8d=
三. 动工 ~Ey+
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1n}#54
3.hFYA w
XNfl
r-xP6
template < typename T > 3{t[>O;
class assignment k'N``.
{ @RszPH1B
T value; ,ayJgAD
public : gp{C89gP
assignment( const T & v) : value(v) {} ^2 H-_
template < typename T2 > d0ht*b
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } _->+Hjj ^
} ; }2e s"
ezY^T
]Q0bL
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Qc?W;Q+
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4ytdcb
\xl$z*zI
tJ6Q7
J;n
#}@8(>T
class holder ^,^MW
{ DUl+Jqn4B
public : "M-';;
template < typename T > XMkRYI1~
assignment < T > operator = ( const T & t) const +^esL9RG:
{ NyRa.hgZ;
return assignment < T > (t); S2Ez}*plp
} UjoA$A!Od;
} ; tA< UkPT
^,ISz-4
<bo)p6S&
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: YG8C<g6E7
KN657 |f
static holder _1; %Gyn.9\
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [?9 `x-Q
%bF157X5An
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Cm%I/4
而不用手动写一个函数对象。 ys`oHSf
0(f+a_2^Q
0k16f3uI
Lp(`m=;O
四. 问题分析 V,Nu!$)J
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。 82EvlmD
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。 Y7p@NG&1q
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
%!nN<%
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _z BfNz9D
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RnRUJNlaG
|,oLZCNa
五. 问题1:一致性 ~BuBma_
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?| X-<,zRM
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "p;tj74O9
1?|"33\03R
struct holder 612,J
{ g&F$hm
// =gR/ t@Ld
template < typename T > inO;Uwlv
T & operator ()( const T & r) const `4xQ#K.-
{ p~8 O6h@J
return (T & )r; tl!dRV92
} @M<qz\
[
} ; /"k [T
!\1)?&y9j
这样的话assignment也必须相应改动: [[<TW}
8+gp"!E
template < typename Left, typename Right > nyR<pnuC'
class assignment f9>pMfi:@
{ zw+wq+2"
Left l; #\Y`?
Right r; P,)D0i
public : d@{12hq
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l]wLQqoO
template < typename T2 > ,qp8Rg|3j
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } D-C]0Jf3
} ; juF=ZW%i
\ Xh
C
同时,holder的operator=也需要改动: LFi* O&
+3zQ"lLD^
template < typename T > A+dx7anUz
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const S
WTZ6(!oW
{ j~ds)dW%`&
return assignment < holder, T > ( * this , t); YfT
D
} z;9D[ME#1
qfCZ
[D
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。 hwe6@T.#
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _MIheCvV
hV,T889'
return l(rhs) = r; Q~wS2f`)
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。 "y7\F9
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yZp/P %y
e&i`/m5
template < typename Tp > ;Qt/(/
class constant_t <aaT,J8%[
{ T`]%$$1s
const Tp t; '#=n>
public : 7DK}c]js
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <Bn0wr8)\
template < typename T > aizws[C
const Tp & operator ()( const T & r) const Y{dX[^[
{ A*+gWn,4Y_
return t; kGnT4R*E
} J^#g?RHN>m
} ; zq$L[X
j]%XY+e
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }L|B@fW
下面就可以修改holder的operator=了 OYWHiXE6]
7O|`\&RYR
template < typename T > >JA-G@3i
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const X)RgXl{
{ #=)>,6Zw
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); .UX4p
=
} n
ei0LAD
R%2.N!8v
同时也要修改assignment的operator() oKz!Xu%Hl
E6xdPjoWy
template < typename T2 > DEkv,e
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 32aI0CT
现在代码看起来就很一致了。 "v0bdaQH3
abS~'r14
六. 问题2:链式操作 =#Jx~d [C
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5"b1:
w@
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 KCZ<#ca^
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 sxuP"4
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 V,& OO
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C`qV+pV
/ s Apj
template < typename T > HWFTI /]
struct result_1 ps` j>vX*
{ `w4'DB-R)
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4|cRYZj5
} ; jFKp~`/#
YE*|KL^
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m-~3c]pA
ct,;V/Dx
template < typename T > gWj r|m<
struct ref x_-V{
k
{ Fo;J3<U)
typedef T & reference; BaP'y8dVN
} ; GJS(
template < typename T > F3o"ETle
struct ref < T &> "G*$#
{ yXEI%2~)
typedef T & reference;
}#&[[}@th
} ; >e-0A
}z9v*C
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZO<\rX (
eAP
8!
template < typename T > dOaCdnd~
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z'5&N5hx
{ $7Z-Nn38
return l(t) = r(t); >hG*=4oh
} <0~1
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。
(igB'S5wf
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d>MDC
.
j
e_!Z-#\J%
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 =\)zb '\=d
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >6WZSw/Hq
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "dOQ)<;
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &K