一. 什么是Lambda .}faWzRH9
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^'3c%&Zf3
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, (p]FI# y
N{J
1C6
0O3O^
0
#X Q/y} (
class filler <AgB"y@
{ JFv70rBe
public : }M4dze
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} O_QDjxj^rZ
} ; uFr12ZFgK
Q,?_;,I}
6_mi9_w
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: w/@ZPBRo]
ERPg TZT
t6Iy5)=zY
bEcs(Mc~
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); ~n=DI/AJ@-
z;JV3)E
+4yre^gC
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d(IJ-qJN
aRTy=~
4t*%(
ebA95v`Vms
二. 战前分析 UJO3Yn
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。 X>I3N?5
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 kk
fWiPO^
x2v0cR"KL
W.3b]zcV
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); tW/k
/* --------------------------------------------- */ B:h<iU:'D
vector < int *> vp( 10 ); izP)t
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q,Gymh;
/* --------------------------------------------- */ a0NiVF-m%
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); q7 PCMe
/* --------------------------------------------- */ k`5I"-e
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); SKC;@?
/* --------------------------------------------- */ R-%6v2;ry
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 7y$\|WG?!r
/* --------------------------------------------- */ ,rMDGZm?
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ^PEw#.WG
y#Dh)~|k
U:8[%a
prZ
,4\
看了之后,我们可以思考一些问题: "pkdZ
1._1, _2是什么? TuQGF$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。 #@FA=p[%
2._1 = 1是在做什么? I)mB]j
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。
ZiUb+;JA
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。 SfS3}Tn[
|aDBp
3(c-o0M
三. 动工 k[@P526
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >Y>R1b%
zT>!xGTu7~
Cd*h4Q]S
6x^$W ]R
template < typename T > !<M
eWo
class assignment b`X''6
{ 6+$2rS$1V
T value; Ay(p~U;gN*
public : Uxjc&o
assignment( const T & v) : value(v) {} l@);U%\pS
template < typename T2 > v@$N,g
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } \D|IN'!D
} ; 4]r_K2.cc
~
*&\5rPb
dJR[9T_OF
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2|;|C8C
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HAn{^8"@
*$=i1w
]LB_ @#
h]<S0/
class holder F
CYGXtc
{ `/sNX<mp
public : ~YH?wdT
template < typename T > Ic(qA{SM
assignment < T > operator = ( const T & t) const ?;,;
{ LSta]81B4L
return assignment < T > (t); akvi^]x
} g`pq*D
} ; 2W+~{3[#
uZ?P{E,K
( eKgc
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =2&\<Q_Fi
S1$^ _S
=
static holder _1; l>\EkUT
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hF$`=hE,F~
== wX.y\.n
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); [S'1OR$FQ\
而不用手动写一个函数对象。 ehW [LRtq
v*.R<-X:
ndD>Oc}"3
5qrD~D'
四. 问题分析 [~N;d9H+*1
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。 KSs1EmB
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。 Gj?Zbl <
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^t'mW;C$4
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hwGK),?"+
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ovt]3`U9J
EA~xxKq
五. 问题1:一致性 e_b,{l#
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +Q+O$-a<
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1>e30Ri,g
[WDzaRzd
struct holder /<-PW9X?
{ c=u+X`
Q
// 3#t9pI4
template < typename T > |!(8c>]Bo
T & operator ()( const T & r) const k1,k 9BK
{ <PSz`)SN
return (T & )r; ~m=GS[=
} IBNg2Y
} ; Q+1ot,R
437Wy+Q|e
这样的话assignment也必须相应改动: {jD?obs
k5< n:dS
template < typename Left, typename Right > .
Z&5TK4I
class assignment ~k34#j:J65
{ FJ84'T\~
Left l; 3X(^`lAf)
Right r; !IOmJpl'
public : nC3+Zka
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c^= q(V
template < typename T2 > U,2OofLM
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } U)kyq
} ; v.W!
Hs)]
同时,holder的operator=也需要改动: Qb@j8Xa4[
L@\t]
~
template < typename T > /eHf8l
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const _j+,'\B
{ '\{ OQH
return assignment < holder, T > ( * this , t); Wqv7
} ~"S5KroN
@Xoh@:j\
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。 ScJ:F-@>
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
#4|RaI|.
L\ysy2E0
return l(rhs) = r; u0R[TA3
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。 `_vPElQXZ#
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 26~rEOgJ
{Q/@ Y.~<
template < typename Tp > RPa]VL1W
class constant_t TJP;!uX
{ o,k#ft<
const Tp t; mV]~}7*Y;
public : _x5-!gK
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <=uO*s>%
template < typename T > ' q9Ejig
const Tp & operator ()( const T & r) const TJ>YJD
{ % /zHL?RqJ
return t; ?Zv5iI
} fx 0 8>r
} ; M/V"Ke"N
b c
.Vy
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NO*~C',cI/
下面就可以修改holder的operator=了 Bptt"
pnz@;+f
template < typename T > 5YZ\@<|rH
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 'PMzm/;8st
{ RW>F %P
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); dd=5`Bo9Yh
} qyyLU@hd
e /XOmv
同时也要修改assignment的operator() (`n*d3
*=z.H
*
template < typename T2 > 7({.kD6
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } EI9Yv>7 d{
现在代码看起来就很一致了。 i\36 s$\
j@Us7Q)A(
六. 问题2:链式操作 !oV'
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,38bT#p:,r
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 0g#?'sD
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 iEFS>kL8e
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 b=Sl`&A
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d@|j>Z
gvZLW!={
template < typename T > uuhvd h=
struct result_1 /=OSGIJzm
{ K3UG6S\B
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \v_t:
"
} ; A%M&{S'+|X
#iGz&S3iN$
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: tX*L_
,v1-y
?kB
template < typename T > [laX~(ND{
struct ref >BQF<
{ +ACV,GG
typedef T & reference; 7 -V_)FK2c
} ; G@Zi3 5
template < typename T > :S7yM8b`
struct ref < T &> *t |j+*c}
{ 0\}j[-`pF
typedef T & reference; <