一. 什么是Lambda BnM4T~reOF
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _zu?.I0^
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, ~Wp Gf,
n3`&zY
SgEBh
tL+OCLF;
class filler `+/H^
{ wO>L#"X^v
public : KnNh9^4"\2
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} }rdIUlVO\
} ; c0Dmq)HK?
kpI{KISQu
P N*JR
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: olW|$?
6ITLGA
*E~VKx1
5eA8niq#
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); u<n`x6gL
3<?XTv-
G8I Y#
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iHp\o=#
4"vaMa
2F8|I7R
9 F^;!
二. 战前分析 A`u$A9[
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。 '?Jxt:<
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 e\b`n}nC
PjIeZ&p
=D^TK-H
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); `PL[lP-<
/* --------------------------------------------- */ ?QA\G6i4
vector < int *> vp( 10 ); !tHt,eJy
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G^(}a]>9
/* --------------------------------------------- */ EHlytG}@
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); a?R[J==
/* --------------------------------------------- */ Q8MS,7y/
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); m4[g6pNx~
/* --------------------------------------------- */ ?'r9"M>
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); hGf-q?7
/* --------------------------------------------- */ {FI\~q
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); vSW
L$Y2
b59{)u4F
3qQUpm+
= zl=SLe
看了之后,我们可以思考一些问题: ?R5'#|EyX
1._1, _2是什么? ? &zQaxD
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。 ofW+_DKB?l
2._1 = 1是在做什么? SLhEc
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。 !Do,>gO
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。 B/"2.,
_iEj
0
3~Ikll
三. 动工 s^T+5E&}
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t?^9HP1b_
9B+wYJp
:ZxLJK9x1
A.Bk/N1G
template < typename T > ]Fb0Az
class assignment %TrF0{NR90
{ $gMCR
b,
T value; \O7J=6fn
public : cywg[
assignment( const T & v) : value(v) {} a)2yE,":
template < typename T2 > e(1k0W4B
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } &!35/:~uD
} ; Ih1|LR/c
*T4<&
NfE.N&vI_c
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 '9J|=z9.
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Xev54!619
4%*hGh=
/!Z^Y
eFTX6XB:i
class holder 6(sIYZ2yq
{ S2~@nhO`U(
public : THhy ~wC".
template < typename T > v6e%#=
assignment < T > operator = ( const T & t) const NE"jh_m-
{ qvt-
return assignment < T > (t); /f1'm@8;
} *rqm8z50a
} ; R#4^s
FoPginZ]J
J?P]EQU
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |t\|:E>" }
uC~g#[I QM
static holder _1; v9}[$HWx
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 #B\=Aa`*
JatHSW7j9
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ^Y^"'"
而不用手动写一个函数对象。 c!&Qj
s0{
NsK>
!W1eUY
GH'O!}
四. 问题分析 {TZE/A3D,
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。 u9![6$R
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <?$kI>Ot
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H?}wl%
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -Gsl[Rc0H;
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .R5/8VuHF
NMjnL&P`
五. 问题1:一致性 015Owi
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?| a]1i/3/
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Goj4`Hc
Q?;C4n4]l
struct holder q|q::q*
{ K="I<bK
// Bt>}LLBS2
template < typename T > wL<j:>Ke[3
T & operator ()( const T & r) const ~4s-S3YzaM
{ v`{:~q*
return (T & )r; GhnE>d;i
} K[?R[
} ; KCXw n
R!{7OkC
这样的话assignment也必须相应改动: A9BxwQU#
@;9()ad
template < typename Left, typename Right > xbC~C~#
class assignment Js}tZ\+P75
{ 0|2%# E
Left l; + x_wYv
Right r; y'rN5J:l
public : _hoAW8i
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w67xl
template < typename T2 > |h1^Gv
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 3%NE/lw1
} ; K<,Y^3]6?
q[boWW
同时,holder的operator=也需要改动: ZA.fa0n
aBCOGtf
template < typename T > q<}PM
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const d5, FM
{ 7l}~4dm2J
return assignment < holder, T > ( * this , t); n.;3X
} #J.u
J%4HNW*p
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。 70<K.T<b
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /:6Q.onmLn
$f(agG]
return l(rhs) = r; G4yUC<TqBP
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 !?r/ 4
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3ExVZu$
Ao!=um5D J
template < typename Tp > -eYL*Pa
class constant_t ,'-?:`hP'
{ pU[K%@sC
const Tp t; c+;S<g0
public : !@yQK<0
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4H7Oh*P\j
template < typename T > IuWX*b`v
const Tp & operator ()( const T & r) const /a%KS3>V*
{ 9<qx!-s2rr
return t; ZX]A )5G
} -$tCF >,
} ; F=5kF/}x-z
Ko-QR(
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #,Bj!'Q'-
下面就可以修改holder的operator=了 /T#o<D
gDc]^K4>
template < typename T > %9YA^ri
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const %f#\i#G<k
{ Jh(mbD
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); mE_iS?1
} agTK=
/^QFqM;
同时也要修改assignment的operator() iXnx1w
F$C+R&V_
template < typename T2 > /~"AG l.
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } '7=<#Blc
现在代码看起来就很一致了。 [R$liN99z;
&0h=4i=6r
六. 问题2:链式操作 W#Cq6N
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }amE6
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *hl<Y,W(
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =KW|#]RB^
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 " V/k<HRw
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _6/Qp`s
R_~F6O^EO
template < typename T > fcn_<Yh0W
struct result_1 bF7`] 83
{ gTyW#verh$
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'iDu0LX
} ; SFOQM*H
'&{(:,!B
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: 7Fc |
wtUG^hV #_
template < typename T > 3_@G{O)e
struct ref \ /sF:~=
{ t>-XT|lV
typedef T & reference; $$/S8LmmK
} ; @>Biyb
template < typename T > @]yQJuXA&Z
struct ref < T &> ?/^VOj4&
{ vkh;qPD
typedef T & reference; Q)9369<A
} ; <|wmjW/D
MbM:3
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ),z,LU Yf
2@4MC`&