一. 什么是Lambda )k- 7mwkZ
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 u7<B*d:
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, a:7"F{D91
,`B*rCOa
')}$v+9h
&(IL`%
class filler |C\g 3N-
{ }Sqey:9jH
public : 45W:b/n\
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 7f~DD8 R
} ; (;+JM*c2N
[p_R?2uT
$BwWhR
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: UdT~h
E_/v$
Y[X5S{H`wj
Fu(e4E
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); &l-g3l[
4cTJ$" v
0`3ey*
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &W)ks
Z#3wMK~
fZ 17
Zj[Bm\8
二. 战前分析 )|q,RAn
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 RHz'Dz>0
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +g@@|&B
!D7[R'RgY
EAqTXB@XU
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); vFV->/u
/* --------------------------------------------- */ !c\s)&U7B
vector < int *> vp( 10 ); hm&{l|u{RU
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kS8srT
/H
/* --------------------------------------------- */ 1Hy
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); tt6ElP|D
/* --------------------------------------------- */ 2sk^A
ly
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); <~u.:x@ R
/* --------------------------------------------- */ b=Zg1SqV
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 4qrPAt
/* --------------------------------------------- */ @L,T/m-HF
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); d]}
7]
zZ[SC
NGd|7S[^+c
U^snb6\5
看了之后,我们可以思考一些问题: (uD(,3/Cw
1._1, _2是什么? ,.x5
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 A!ba_14
2._1 = 1是在做什么? DOw<
XlvC
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _2<|0lvh
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 f]0kG
@|j`I1r.A
v'TkKwl
三. 动工 fu?>O/Gn/
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /e!/
UFyGp>/06
_r+9S.z
Qo0okir
template < typename T > o%+KS5v!
class assignment d_QHm;}Cx
{ 6<(HT#=#
T value; .[+8D=
public : w-HgC
assignment( const T & v) : value(v) {} ~lzV=c$t
template < typename T2 > pW:U|m1dS
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } KJ.ra\F
} ; ST'L \yebc
2Qc&6-;`
SrN0f0
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %$:js4
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment st:[|`
!Z<GUblt
'N,x=1R5
+O*S>0
class holder i5(_.1X<#{
{ t8U)za
public : C.C\(2- Rr
template < typename T > RCND|X
assignment < T > operator = ( const T & t) const Njc3X@4=
{ ?P4`
return assignment < T > (t); jQ4Pv`
} &+J5GHt@
} ; F<Z"W}I+6
o//N"S.)
?:lOn(0&
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: *O$kF.3q
YzhZ%:8
static holder _1; 0Dc$nL?TqX
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j0kEi+!TVq
B>o#eW
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 8Nd +
而不用手动写一个函数对象。 }zlvs
a+
3 ^{U:"N0
VrQw;-rQ
Wa2V Z
四. 问题分析 TAi
|]U!
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。 wAVO%8u
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。 :kOLiko!4>
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OJbY\U
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UDt.w82
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [
}jSx]
$B2*
x$
五. 问题1:一致性 GNZQj8
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?| IE|x+RBD
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^NHQ[4I
Q'7o_[o/
struct holder @H]g_yw [:
{ 6!+xf
// E-E+/.A
template < typename T > SXwgn >
T & operator ()( const T & r) const bpzB}nEp
{ $O%lYQY]
return (T & )r; B5=L</Aj
} O)\xElu
} ; v\n!Li H
zOg#=ql
这样的话assignment也必须相应改动: ]^8:"Ky'
ky#<\K1}'
template < typename Left, typename Right > 3543[W#a
class assignment ^Ac0#oX]M
{ pZlBpGQf
Left l; X.j#??
Right r; zc*qmb
public : P]yER9'
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a_x$I?,
template < typename T2 > I]~xs0$4#
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } rv9qF |2r{
} ; qWw@6VvoQ
y!blp>V6
同时,holder的operator=也需要改动: CW*6 -q
T~ /Bf
template < typename T > *h@nAB\3
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const <saS2.4
{ )#xd]~<
return assignment < holder, T > ( * this , t); dm8veKW'l
} : b $
M
;yBq'_e3
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。 !+U#^2Gz
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ENA8o}n
&|n*&@fF
return l(rhs) = r; y{!`4CxF
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。 yc_(L-'n
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %/1`"M5ko
g#Zb}^
template < typename Tp > ,y:q]PR
class constant_t yoGE#+|7^
{ vQc>jmS+n
const Tp t; rya4sxCh
public : s^L\hr
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Sn7.KYS
template < typename T > Wj8\~B=('
const Tp & operator ()( const T & r) const B&-;w_K
{ D 67H56[
return t; &X}9D)\UJ
} Wq&TbWR
} ; 3j]La
0EPF;
Xx
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \n`UkxZn+
下面就可以修改holder的operator=了 z<: 9,wtbP
7:jSP$
template < typename T > %do|>7MO@
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const YjvqU /[3
{ 57K1e~^
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); CSt6}_c!
} h,TDNR<1L
|PI.xl:ch
同时也要修改assignment的operator() +:/`&LOS-
%+o]1R
template < typename T2 > ~qFi0<-M
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } pC_2_,6$
现在代码看起来就很一致了。 5C#&vYnq
]2h~Db=
六. 问题2:链式操作 H# 2'\0u
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :L*CL 8m
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。 <0JW[m
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。 ;,Lq*x2s
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。 s8.oS);`
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YHvmo@
!6f#OAP\
template < typename T > sAnStS=>
struct result_1 J[VQ6fD%
{ |\~cjPX(
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; P/M*XUG.
} ; Bi?.G7>
_4[kg)#+
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: bL
swq
34s:|w6y
template < typename T > wz073-v>ZV
struct ref FIC
2)
{ AL
H^tV?
typedef T & reference; WiPMvl8
} ; 4A|5eg9N
template < typename T > \-V
struct ref < T &> TQID-I
{ `A&64D
typedef T & reference; XImb"7|
} ; xQWZk`6~L
`4\ H'p
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]#3=GFs/
Ms{v;fT
template < typename T > -_b}b)2iYN
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 42Kzdo|}
{ @105 @9F
return l(t) = r(t); &S''fxGL
} Nm#KHA='Z
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。 pZjyzH{~
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }KS[(Q
0DS<(
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 UL"JwqD
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Rqvm%sAi
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +c\fDVv
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K<