一. 什么是Lambda Rs`Y'_B
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WM7/|.HQ
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, 9E*K44L/V
<W{0@?y
"+Yn;9
YR`rg;n#
class filler F#R\Ot,hv
{ @_Oe`j^
public : Z9EQ|WfS#-
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} jiD8|%}v
} ; a#j^gu$m
xJ.!Q)[
`)P_X4e]`
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: TniKH(w/
S :|*wB
U6 R4UK
*XR~fs?/*W
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); y`dzo`f
(NlEb'~+
[Y~ s
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z*B(L@H
(KU@hp-\
0u9h2/ma
''YjeX
二. 战前分析 (!=aRC.-
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。 q{(&:~M
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 b
DvbM
eF\C?4
J4X35H=Z
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); N#ObxOE6T"
/* --------------------------------------------- */ \mGM#E
vector < int *> vp( 10 ); Ji=iq=S7
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DgP%Q
/* --------------------------------------------- */ vGDo?X~#o
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); 9^olAfX`dB
/* --------------------------------------------- */ oa7Hx<Y
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); MPc=cLv
/* --------------------------------------------- */ uwzT? C A6
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); K>6p5*&
/* --------------------------------------------- */ znRhQ+8;!
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); g>CQO,s;w
a"4 6_>
{P+[CO
c^k.
<EA
看了之后,我们可以思考一些问题: -qF| Y
f
1._1, _2是什么? rpWy 6oD
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-
=-
2._1 = 1是在做什么? b>EUa> h
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。 /ep~/#Ia
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。 ?8/h3xV;
_\[G7
';F][x 5j
三. 动工 1>{(dd?L
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2N]s}/l
8m0sEV>
xx8na8
V|`|CVFo]
template < typename T > Zv93cv
class assignment kRPg^Fw"Vw
{ >AJ|F)
T value; [l:.Q?? )|
public : s,x]zG"
assignment( const T & v) : value(v) {} eW%jDsC
template < typename T2 > RdHR[Usm
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } `Mg
"!n`
} ; yL-L2
w (1a{m?ht
1doqznO
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kvn6
NiU
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 470Pig>I8
DAi[3`C
IF1}}[Ht
k"$V O+}m
class holder tAUMSr|?
{ nc)`ISI
public : H_^c K
template < typename T > {VG6m
Hw
assignment < T > operator = ( const T & t) const R2@u[
{ a6_`V;
return assignment < T > (t); 79_MP
} (WvA9s{/
} ; aT #|mk=\
*Q?HaG|S
dGe
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: '-=?lyKv
I4'j_X
t
static holder _1; /Z_QCj
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 75f.^4/%
"?SnA +)
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); |*i-Q @
D
而不用手动写一个函数对象。 WW=7QCi
@$]h[
S8l+WF4q
f`e.c_n(
四. 问题分析 >Mn.|:DF]&
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。 HFOp4
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。 ^Tx1y[hw$
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z/x~:u_
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4tjRju?
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Hw?
J1#1IE
>B0S5:S$W
五. 问题1:一致性 ??PpHBJ')
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?| FmPF7
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H'2 =yhtVh
^E^: =Q?'_
struct holder \z
'noc
{ yr?\YKV)I
// $.Ni'U
template < typename T > Er)b( Kk
T & operator ()( const T & r) const uvL|T48
{ F<[8!^l(z
return (T & )r; n^K]R}S
} %~~Q XH\
} ; .@'Vz;&mQ
m\yO/9{h1
这样的话assignment也必须相应改动: }O/Nn0,
X9 R-GT
template < typename Left, typename Right > S(pfd2^
class assignment F+GQ l
{ P1<;:!8'
Left l; .JE7vPv%!
Right r; M%/D:0
public : Ts\7)6|F
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !wgj$5Rw.
template < typename T2 > )'JSu=Ej
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 6x 0>E^~
} ; B}W^s;h
1K>4i. X
同时,holder的operator=也需要改动: Rjf|
8'y|cF%U
template < typename T > 8Bhng;jX
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 4J s>yP
{ r"+
WUU
return assignment < holder, T > ( * this , t); kcle|B
} 7j+.H/2
t%)L8%Jr
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。 $aG'.0HW
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]#nAld1cmy
<FP-]R)
return l(rhs) = r; 39"'Fz?1
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 f]Vz !hM~
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0*q:p`OLw*
eMs`t)rQ
template < typename Tp > sb1/4u/W
class constant_t `f s[C
{ vI-KH:r"{
const Tp t; &>-Cz%IV
public : q~qig,$Y
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $jHL8r\e7
template < typename T > gU`QW_{
const Tp & operator ()( const T & r) const UJb7v:^
{ R~`Y6>o~9:
return t; gVGq
} |:\h3M
} ; z, OMR`W
KksbhN{AB
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4AGc2e'u
下面就可以修改holder的operator=了 <,m}TTq
E_++yK^=
template < typename T > A#T;Gi
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const ^C(AMT
{ _7Z$"
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); 9DIG K\
} !o`al` q'
vOqT Ld
同时也要修改assignment的operator() j1BYSfX'
zmdOL9"a
template < typename T2 > .8"o&%$`V
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } VR'w$mp
现在代码看起来就很一致了。 62W3W1: W
n1H*][CK
六. 问题2:链式操作 TqWvHZX
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ag3T[}L
z
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。 B$\5=[U
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ar6Z?v$
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。 3LEN~N}
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct DU;]Q:r{
8}U/fQ~
template < typename T > ^0r@",
struct result_1 e@6}?q;
{ ;G w5gK^
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YXmLd'F^3
} ; f`?|A
P?bdjU#_n`
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: 5f1yszd
zP5H TEz
template < typename T > m8FKr/Z-
struct ref o}[wu:>yk
{ 1f}Dza9
typedef T & reference; 77)C`]0(
} ; $hA[vi\5
template < typename T > .9`.\v6R
struct ref < T &> 0py0zE6,,
{ Sna7r~j
typedef T & reference; _3)~{dQ+
} ; g
>X!Q
+jHL==W&
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: U7{,
*
>:Rc%ILym
template < typename T > '06[@Cw
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~V (WD;Mk
{ k&9
b&-=fk
return l(t) = r(t); ](^xA`
} grv 3aa@
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。 xNT[((
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :
G<