一. 什么是Lambda wT>~7$=L{
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Gr8%%]1!0
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, X`JoXNqm
wmB_)`QNP
Bk2j|7
cyTBp58
class filler Xc8
XgZk
{ p>9|JMk
public : aExt TE
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} .NSV%I
} ; G(;R+%pu
u8r<B4k
B]#^&89wG)
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: F_d>@-<
WG]`Sy
q{CD:I:-
U
uEm{
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); Dt:NBN
Iq@&?,W
KD^n7+w%
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @fh:lsw
7Q0vwKC8>
w`I+4&/h
iiLDl
二. 战前分析 {M
^5w
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Bg.
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Oj8xc!d'
\5P 5N]]
x T1MW
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ]O&\P n0q
/* --------------------------------------------- */ 3Pgld*i7
vector < int *> vp( 10 ); Z9q1z~qSQ
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ac%x\e$
/* --------------------------------------------- */ LARMZoyi
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ^TEFKx}PX
/* --------------------------------------------- */ szUJh9-
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); * -X`^R
/* --------------------------------------------- */ LbUH`0:%t
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); p`)Mk<`dYD
/* --------------------------------------------- */ C8KV<k
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 'l $ViNq;
'37 <+N
'OI(MuSn
ib%'{?Q.
看了之后,我们可以思考一些问题: k2/t~|5
1._1, _2是什么? w0P Atu
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。 R5N~%Dg)3
2._1 = 1是在做什么? PwnfXsR
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。 dR!x)oO=
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。 SZD7"m4
B|ctauJ
vD76IG j m
三. 动工 3$4I
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: {[~dI ~
G *
=>
sL)7MtNwy
"EBCf.3-
template < typename T > :u`gjj$:s
class assignment KM9H<;A
{ nQ@<[KNd
T value; KEjMxOv1
public : {]]#q0|
assignment( const T & v) : value(v) {} tQE<'94A
template < typename T2 > "2ZuI;w
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } L| ]fc9W:
} ; 2"EaF^?\
-ND1+`yD
!@>q^_Gez
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Uc9hv?
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %gu |
C9 j{:&
,z~"Mst
NAX`y2z
class holder !NMiWG4R
{ D< 0))r
public : VV"w{#XKw
template < typename T > Uf9L*Z'6il
assignment < T > operator = ( const T & t) const '.]<lh!
{ LKgo(&mY
return assignment < T > (t); M_h8{
} +z<GycIc?K
} ; y
~Fi
B\tm
70{B/ ($
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: ujf7r`;u.
M'JCT'(X
static holder _1; Q_`EKz;N{
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :}CcWfbT
xy]oj
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); z.;!Pj
而不用手动写一个函数对象。 piFZu/~Gq\
8WpZ"
Ec&_&
_6 @GT
四. 问题分析 0nZQ"{x
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。 ~9#'s'
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。 q4g)/x%nc
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F{Oaxn
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W4(GI]`_+
下面我们可以对这几个问题进行分析。
EUW>8kw0
~-UO^$M-
五. 问题1:一致性 wli H3vA_
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| /4;Sxx-
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ji<(}d~L*
4m6/ba
struct holder =s9*=5r 8
{ sF3@7~m4
// \f7R^;`_<R
template < typename T > T(Ji%S>
T & operator ()( const T & r) const x,HD,VQR/
{ 55/)2B2J
return (T & )r; r}}2Kl
} !6hV|2aJy
} ; sl:1P^b
K^P&3H*(/n
这样的话assignment也必须相应改动: :i|Bz6Ht4
<fHN^O0TS
template < typename Left, typename Right > LtPaTe
class assignment Hc-up.?v'v
{ yq[.
WPve
Left l; lYmxd8
Right r; :<HLw.4O
public : ;]k\F
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YMVmpcz
template < typename T2 > ;rV+eb)I
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } _{n4jdw%(
} ; ^oR
qu
4'td6F
同时,holder的operator=也需要改动: &Zjs
@"H7Q1Hg!*
template < typename T > 7~);,#[ky
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Eqi;m,)
{ 'F3@Xh
return assignment < holder, T > ( * this , t); sFHqLG{/
} 'uF-}_
|
n@6vCdk.
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ={51fr/C%
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7=s0Pm
yCuLo`
return l(rhs) = r; @d:GtAW
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P9 y+rF.
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9@}5FoX"
P=7X+}@
template < typename Tp > SVObJsB^
class constant_t !s:_>P`MQ
{ gLg.mV1<
const Tp t; <$ qT(3w<y
public : #fk1'c2
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I@IE0+ [n
template < typename T > gX*j|(r
const Tp & operator ()( const T & r) const 0|g@;Pc
{ {`-AIlH(
return t; Hp5.F>-
} vy`
lfbX@
} ; "H=N>=g0E
%Y,Ru)5}
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8l'W[6
下面就可以修改holder的operator=了 q>wO=qWx
+hX=
template < typename T > Y!+H9R
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const hj{)6dBX%
{ bYqv)_8
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ;+bF4r@:+
} 0/1=2E^,
QO>';ul5
同时也要修改assignment的operator() rITA-W O
/qMiv7m~Q
template < typename T2 > `jyyRwSoe
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 6:AEg
现在代码看起来就很一致了。
Af r*'
O*Y ? :
t
六. 问题2:链式操作 cc>b#&s
现在让我们来看看如何处理链式操作。 CIf@G>e-
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。 k7j[tB#
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。 CD5% iFy
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。 My Ky*wD
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D!ASO]
; 6PRi/@
template < typename T > R_>.O?U4
struct result_1 hwA&SS
{ gXU(0(Gq
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |Y?<58[!)
} ; 5<Uh2c
W*Ow%$%2
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: i`W~-J
QcJC:sP\>
template < typename T > mU"Am0Bdjq
struct ref Y[_|sIy*
{ W*DKpJy
typedef T & reference; _1mpsY<k
} ; o^Lq8u;i*
template < typename T > E" >`
struct ref < T &> o7WAH@g
{ ijvDFyN>
typedef T & reference; bC98<if
} ; =qpGAv_#
k+*pg4'
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |QMmF" 0
6 EfBz
template < typename T > :RxMZwa=
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const iX<" \pV
{ g$zGiqzMK
return l(t) = r(t); H=w):kL|
} vVIND
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。 J*Ie# :J]
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +6$-"lf
(:O6sTx-hE
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 <&g