一. 什么是Lambda jBw)8~tYm
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :Tg+)c Z
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, 'YNdrvz
_q27
3QG/"
!EB<N<P"t
ob{'Z]-V
class filler '|^:,@8P9
{ PWpt\g
public : p1Zb&:+
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} GYaP"3Lu
} ; V;XKvH
nG!<wlY14P
2Kz+COP+
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: xZ9:9/Vg
n_e'n|T
FoyYWj?,R
'{,xQf*x
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); XZM3zlg*
`NsjtT'_
+JU, ^A#X
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i
U$~H
tUJRNEg
uPA
(1
7mi!yTr}
二. 战前分析 'kZ,:.v
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 xLz=)k[''
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 -[V-f> :
^[tE^(|T
~y!'\d>q<
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); hJ'H@L7
/* --------------------------------------------- */ 6@J=n@J$p
vector < int *> vp( 10 ); ZYwcB]xEz
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WD[eoi
/* --------------------------------------------- */ my.EvN
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); u#E'k
KGO
/* --------------------------------------------- */ pSw/QO9
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 7C{ yNX#
/* --------------------------------------------- */ o|(5Sr&H
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); NXY jb(4:
/* --------------------------------------------- */ I#M3cI!X?
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ;!4gDvm
M<fhQJ
`a& kD|Yh
FM@iIlY"
看了之后,我们可以思考一些问题: K T}
1._1, _2是什么? &r5q,l&@n
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。 u]J@65~'b
2._1 = 1是在做什么? *x"80UXL
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。 ;Ba%aaHl
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。 I0)`tQ+
w
)R5P[b
JbMTULA
三. 动工 $1an#~
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _IDZ.\'>$
pN%&`]Wev
N4!`iS Y
&v{Ehkr*
template < typename T > zH8E,)
class assignment fd\RS1[
{ ):D"LC
T value; ,^#Jw`w^
public : y/lF1{}5
assignment( const T & v) : value(v) {} *gbK
:*_J
template < typename T2 > \c=I!<9
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } {*ak>Wud
} ; $cCC
1=dW
V#t_gS
X
W)TI
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Kx__&a
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j i"g)d6
Bh>L"'.2
J-F".6i5
sHP-@
class holder
BX,)G HE
{ c7Z4u|G
public : ^PksXfk
template < typename T > J3K=z
assignment < T > operator = ( const T & t) const )*,/L <
{ Y?T{>"_W
return assignment < T > (t); _"DS?`z6
} 4`IM[DIG~
} ; y7R#PkQ~
mo0\t#jA
o\AnM5
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: L[` l80
s[1ao"sZ^
static holder _1; lo1Ui`V
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]rmBM
5\- uo
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); iHK~?qd}
而不用手动写一个函数对象。 ^[L(kHOGzk
J~Xv R
] $ew 5%
[uq>b|`RG
四. 问题分析 pMc6p0
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。 fCl}eXg6w
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。 ]Z JoC!u
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DHidI\*gT
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q M,!-~t
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &K)8
#Ondhy%h[
五. 问题1:一致性 wucdXj{%
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?| l.[pnL D
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
CI|lJ
kmuksT\)a
struct holder "cH RGJG#
{ <P9fNBGa
// Y4T")
template < typename T > e_vsiT
T & operator ()( const T & r) const %B3~t>
{ [}X|&`'i
return (T & )r; ?mQ^"9^XS
} &v\F ah U
} ; ]6&NIz`:,
$|4C]Me (
这样的话assignment也必须相应改动: l?Y^3x}j
`sxfj)s
template < typename Left, typename Right > uFd$*`jS
class assignment q^@*{H
{ yoi4w 7:
Left l; LHAlXo;
Right r; :NzJvI<
public : ?I.9?cQXZ
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x^f<G
6z
template < typename T2 > FB=oGgwwq
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } R{hX--|j
} ; bIKg>U'5d
y>{:[L9*
同时,holder的operator=也需要改动: :fRXLe1=
mp|pz%U
template < typename T > -@uFRQt
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const b^Hrzn
{
idmU.`
return assignment < holder, T > ( * this , t); QbU5FPiN
} B(
[x8A]
eh#37*-
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。 yI w}n67
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^}3^|jF
I8F+Z
return l(rhs) = r; ]!UYl
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。 ~iw&^p|=K
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rvA>khu0/
HN47/]"*
template < typename Tp > WxdQ^#AE
class constant_t )cfi@-J+#
{ [)H 6`w
const Tp t; t@RYJmW
public : St=nf\P&F
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2FcL-?
template < typename T > 4Nm >5*]
const Tp & operator ()( const T & r) const }E`Y.=
S
{ 3f|}p{3
return t; ?}||?2=P
} ~ KK9aV{
} ; -luQbGcT3
gW,[X(
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a+h$u
下面就可以修改holder的operator=了 <+8'H:wz
0V%c%]PH
template < typename T > 6K2e]r
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const *7Dba5B
{ B6XO&I1c
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); tMr7d
} &|SWy
2N
];r!
M0
同时也要修改assignment的operator() Tw~R-SiS`s
:\TMm>%q
template < typename T2 > >T$0*7wF
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } W?7l-k=S
现在代码看起来就很一致了。 G1:}{a5i_
EIi<g2pM(
六. 问题2:链式操作 %lKw+D
现在让我们来看看如何处理链式操作。 hW7u#PY
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。 9O[IR)O~
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。 [X(m[u '%
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。 jzvK;*N
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {sTf4S\S
n}p G&&;q
template < typename T > NW|B|kc
struct result_1 e8a^"Z`a
{ 6(|mdk`i
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; J,a&"eOZ
} ; j KU2
"tCI_
Zi;
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: @uSO~.7
-oD,F
$Rb
template < typename T > Bz+oMN#XJ
struct ref +sNS
{ +/OSg.
typedef T & reference; whI{?NP
} ; .j6udiv5
template < typename T > 2j\_svw'
struct ref < T &> ! FcGa
{ KbJ6U75|f
typedef T & reference; Fwm$0=BXL
} ; z*3b2nV
6]4~]!
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +cpb!YEAb
1nVQYqT_
template < typename T > 2g(_Kdj*{
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qLR;:$]Q&8
{ t]c<HDCK
return l(t) = r(t); t@KTiJI
]
} q|5WHB
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。 oRfb4+H&
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h*%p%t<