一. 什么是Lambda H 3YFbR
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `H6-g=C
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, wK+%[i&,
N/QTf1$
Z~o6%_xe
n*6Oa/JG7
class filler cv(9v =](
{
C9[Jr)QX
public : ,y}?Z8?63
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 7q<2k_3<
} ; &13qlc6
k{<]J5{7
f"zXiUV
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: &v7$*n27
xJtblZ1sr
:?%$={m
6]yYiz2Xn
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); l2"{uCcA
96UL](l(`
I@a y&NNh
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >4>!zZ
=*7K_M&
{<{
O!
!63p?Q=
二. 战前分析 ct+ ;W
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。 g5X;]%:
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 ;uj&j1
>J+'hm@
C?jk#T
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ;/w-7O:
/* --------------------------------------------- */ QH:k5V~
vector < int *> vp( 10 ); _ KBN
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); j^#4!Ue
/* --------------------------------------------- */ 9MQ!5Zn
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); qjQR0MC
/* --------------------------------------------- */ 1zwk0={x-%
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); q}[g/%
/* --------------------------------------------- */ W($}G_j[B1
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); *Y"Kbn6
/* --------------------------------------------- */ dWbSrl
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); XKD0n^L[
h.PVR Awk
`)Z"||8K
We&~]-b AW
看了之后,我们可以思考一些问题: U~8;y'
1._1, _2是什么? 2Wwzcvs@
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 h>AK^fX
2._1 = 1是在做什么? fgrflW$
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。 wVU.j$+_#
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 xj8yQ Y1
EXDZehLD<]
.)L%ANf
三. 动工 \c1u$'| v
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5VD(fW[OW]
cPD&xVwq>
IE7%u92
}71a3EUK
template < typename T > dU`kJ,=Z
class assignment M0Y#=u.
{ Ws%@SK
T value; :.8@ xVH
public : GCaiogiBg
assignment( const T & v) : value(v) {} }+/j /es{]
template < typename T2 > 9u6GeK~G
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } iNj*Gj
} ; g\_J
|>_e&}Y%L
oYOR%'0*m+
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rCt8Q&mzf
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i\~@2
3@#WY vD
Er /:iO)_
/-%0y2"7
class holder D d['e
{ +i"^"/2f{
public : .g/PWEr\I
template < typename T > 8@b,>l$
assignment < T > operator = ( const T & t) const uG-t)pej
{ vmEbk/Vy
return assignment < T > (t); {A<pb{<u
} P/%5J3_,
} ; ca )n*SD
-rg >y!L
2F5*C
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: %?<Y&t
D,R"P }G
static holder _1; p;#@#>h
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \
@XvEx%
B^|^hZZ>
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); vndD#/lXq
而不用手动写一个函数对象。 K
qK?w*Qw
@fz0-vT,
t`F<lOKj
>|j8j:S[
四. 问题分析 i|N%dl+T=
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。 :$k];
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。
l!S}gbM
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |q+3X)Y
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hIBW$
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8d|/^U.w~V
DIAHIV<
五. 问题1:一致性 fHFy5j0H
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?| || p>O
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 E4}MU}C#[
E^ub8
struct holder 0c{-$K}
{ q>X30g
// JWB3;,S
template < typename T > AFM Ip^F
T & operator ()( const T & r) const dd?ZQ:n
{ <GdQ""X
return (T & )r; 4hl`~&yDf
} z4!Y9
} ; FaA'%P@
n]nb+_-97
这样的话assignment也必须相应改动: Z'Uc}M'U
Fu%D2%V$/
template < typename Left, typename Right > i!yu%>:M
class assignment VbU*&{j
{ Nbyc,a[o
Left l; xZ=6
Right r; 0,{tBo
public : [B_(,/?
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &$H7vdWNy
template < typename T2 > RyuI2jEy
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } w?JRY
} ; xZE%Gf_U
vx7wW<e%D
同时,holder的operator=也需要改动: "aT"o
"|,;~k1
template < typename T > ,$oz1,Q/
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 6}/m~m
{ w]ihGh
return assignment < holder, T > ( * this , t); BN]{o(EB
} 7 'B9z/
}57d3s
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。 bVgmjt2&>
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #Y_v0.N
E9N.b.Q)
return l(rhs) = r; y+aL5$x6
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 UL3++bt
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c{(4s6D
(~U1X4
template < typename Tp > ^2f2g>9j_C
class constant_t )O:T\{7+
{ #cCR\$-~
const Tp t; <jz\U7TBf
public : Yn>y1~
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b0:5i<"w6
template < typename T > {G i:W/jJ
const Tp & operator ()( const T & r) const znq/
%7
{ - ]Mbe2;
return t; =5kTzH.
} IpYw<2'
} ; Om,M8!E
5^0K5R6GQf
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #J w\pOn
下面就可以修改holder的operator=了 (X|`|Y
S(NUuu}S
template < typename T > _/pdZM,V
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const %YLyh?J
{ u.!<)VIJx
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ^v+7IFn
} *Q`y'6S
d@QC[$qXj
同时也要修改assignment的operator() d{FD.eI0
>XU93 )CX
template < typename T2 > @\)a&p]a
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } Y(97},
现在代码看起来就很一致了。 ;)rs#T;$
6$'0^Ftm'
六. 问题2:链式操作 Qh{]gw-6
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ".|?A9m_
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 XKEbK\
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 hcrx(oJ5
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 HLYo+;j3|
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N1l&$#Fr!s
*{%d{x}l
template < typename T > $g @-WNe
struct result_1 wf&1,t3Bgn
{ <