一. 什么是Lambda O3;u G.:1
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ltv]pH}YN
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, 8<5]\X
rW<KKGsRWQ
+\x,HsUc"
[2>yYr s_=
class filler U] ~$g}!)
{ (DJ"WG
public : FSP+?((
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} eP.wOl
} ; 0;hqIJcE:\
>f^r^P
Y1L[;)H n
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Uq[>_"}
uyO/55;HO
m&xW6!x
``V"
D
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); WJ$bf(X*
i1UiNJh86
Ha(c'\T(\
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 09|K>UC)v
Hfv 7LM
yUeCc"Vf
v5/~-uRL%
二. 战前分析 @_-hk|Nl@
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。 $>G8_q
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 'g6\CZw(#
tG:25 T0
.>q8W
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 5:\},n+VE
/* --------------------------------------------- */ ?e`^P
vector < int *> vp( 10 ); rT M}})81
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h mvfw:Nq4
/* --------------------------------------------- */ kC WEtbz1
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); . kQkC:~9
/* --------------------------------------------- */ WeJl4wF
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); `
w=>I
/* --------------------------------------------- */ bhID#&
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); ?iPC*
/* --------------------------------------------- */ >x/z7v?^I
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); WM
Fb4SUR
C`K?7v3$m
nv GF2(;l
4<9=5 q]
看了之后,我们可以思考一些问题: BYpG
1._1, _2是什么? _?<|{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。 7zA'ri3w
2._1 = 1是在做什么? 8R2QZXJb-
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。 Jy^u?
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。 cU
R kP`
0bz'&
?@BTGUK"C
三. 动工 7[w,:9& }
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: TBs|r#
3Iua*#<m,
wE[]6\_x1
]"J~:{, d
template < typename T > rk&IlAE
class assignment N6>(;ugJ1-
{ wL;lQ&
T value; "*($cQ$v
public : )n+Lo&C<
assignment( const T & v) : value(v) {} wy yWyf
template < typename T2 > QXL'^uO
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } h xSKG
} ; :S.9eFfa
(XeE2l2M
LyZ.l*h%=m
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zer%W%
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vBRQp&YwX
J3,fk)
n\QgOSr<
|h- QP#]/
class holder 0Z~p%C<LW
{ Z?}dq-Vh&
public : 'w!Cn>
template < typename T > 8?J&`e/
assignment < T > operator = ( const T & t) const ZU85P0
{ V}bjK8$$
return assignment < T > (t); 4\y/'`xm)6
} 2w59^"<,
} ; mlixIW2
?a8^1:
<d,b '<z
s
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: LwrUQ)
cFaaLUZk
static holder _1; Jzj1w}?H
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M1 :uJkO.
b8~Bazk
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); C3*gn}[
而不用手动写一个函数对象。 GO8GJ;B-U
5Eg1Q
YVt
1|RANy
=5Q]m6-SgV
四. 问题分析 2-7IJ\
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。 yGWxpzmRS
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。 @<&5J7fb
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `Zf^E
>)
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rQk<90Ar
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K!:azP,bZ
?6Jx@ Sh
五. 问题1:一致性 '{E@*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?| 8WtsKOno
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X<i^qoV
7{e% u#
struct holder !>v2i"
{ hakKs.U|[
// vu|n<
template < typename T > ^c<ucv6.
T & operator ()( const T & r) const wLmhy,
{ QcgRAo+u
return (T & )r; *i]=f6G
} GKOD/,
} ;
ugo.@
b6}H$Sx~
这样的话assignment也必须相应改动: mFg<dTx0c8
`!XY]PI+e
template < typename Left, typename Right > iJ~Zkd
class assignment uZc`jNc\
{ .l>77zM6
Left l; {)"iiJ
Right r; '>&^zgr
public : H18Tn!RDS
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d
p2 F
template < typename T2 > #1`-*.u
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } C
'v+f=
} ; \Z]UA&v_
eAXc:222
同时,holder的operator=也需要改动: k40* e\
bvS(@
template < typename T > /`f^Y>4gD
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const B-.gI4xa
{ AmaT0tzJC
return assignment < holder, T > ( * this , t); >_o}
} 2@9Tfm(=
dls
ss\c^M
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 fIj|4a+
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nN*w~f"
'qjeXqGH$
return l(rhs) = r; p89wNSMl[
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。 yHs-h
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dQ_!)f&w1
~V&aUDO>/
template < typename Tp > F{EnOr`,m=
class constant_t TR<<+
{ k%D+Y(WGz8
const Tp t; ,=tD8@a<
public : |p><'Q%*
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dik:4;
template < typename T > @n(Z$)8tR
const Tp & operator ()( const T & r) const dE:+k/
{ ^~G8?]w
return t; ^SxY IFL
} &GlwC%$S
} ; U4gF(Q
_{r=.W+w
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @c<3b2
下面就可以修改holder的operator=了 LUuZ9$t0J"
J13>i7]L%
template < typename T > hJDi7P
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const :Qumb
{ 5#> 8MU?&
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); #gp,V#T
} `|,`QqDQ
}*lUah,@
同时也要修改assignment的operator() +w.JpbQ&
>c9a0A
template < typename T2 > 11<Qxu$rL
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } #tZ4N7
现在代码看起来就很一致了。 |55N?=8
/G5d|P
六. 问题2:链式操作 AT9q3
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T-5nB>)
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。 mMb'@
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。 :@ %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。 qxFB%KqU
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZHGC6a!a
Au4yBm
u
template < typename T > r41\r,`Dj
struct result_1 BO~PT,QrF
{ 0TGLM#{
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^1Zeb$Nw'
} ; } p&&_?
wQwQXNG
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: 6`v7c!7
\RvvHty-V
template < typename T > o(:[r@Z0z
struct ref
"Qja1TQ
{ COW}o~3-4
typedef T & reference; MxY/`9>E|+
} ; ~.UrL(l=
template < typename T > 4eikLRD,
struct ref < T &> 5dB'&8DX
{ $% 1vW=d
typedef T & reference; <Wp
QbQM
} ; ow_djv:,
5m9*85Ib
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {@tv>!WW
)yTm.F
template < typename T > =Qgt${|
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h"_~7jq"
{ AwslWkd=
return l(t) = r(t); \/1<E?Q
f
} NGOqy+Ty{f
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。 /c2w/+ _
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]3g?hM6
E I:w
aIr
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 D3)zk@N
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: );Z1a&K5k
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6(G?MW.
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Gi "941zVl
最后的布局是: <