一. 什么是Lambda "W3n
BaG
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D]LFX/hlH
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, 5yO#N2jY\
3> n2
pGZl.OI
|e.3FjTH
class filler T7WZ(y
3C
{ GA%"w=M\
public : Azdz3/
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} P|!/mu]
} ; 6_ 33*/>=c
BIHHRCe:@n
\]~kyy
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: r P<d[u
2\$WP-)%
P^uP$D
LRqw\fKk[
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 6@,'m
Q
T0IW(A
6cgpg+-a
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wXIe5
2s]]!{Z#
;c \zgs~"T
D!OG307P
二. 战前分析 *1 J#Mdd
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 inq4CGY
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4P-'(4I)
+0JH"L5!
Pv/%s) &y&
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); /4f 5s#hR
/* --------------------------------------------- */ pRDON)$
vector < int *> vp( 10 ); leX7(Y;!a7
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); GakmROZ@9
/* --------------------------------------------- */ }.Na{]<gh
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); C7c|\ T
/* --------------------------------------------- */ tSh}0N)
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); fs)q7 7g
/* --------------------------------------------- */ Jte:l:yjtA
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); ]'bQ(<^#
/* --------------------------------------------- */ nfCd*f
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); zei9,^
C
O. .@<.
~[
ks|
Cs~\FI1wR
看了之后,我们可以思考一些问题: =^%Pwkz
1._1, _2是什么? hj m.Ath
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。 (Db*.kd8,
2._1 = 1是在做什么? .k!k-QO5La
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。 (<:rKp
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。 !_/8!95
A=YEY n
9DP75 ti
三. 动工 wYS
KtG~/S
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "YdDaj</
|WwFE|<
^w.(*; /
#mz,HK0|aC
template < typename T > .AmM%I4K
class assignment "< hx
{ f>, Qhl
T value; XQg%*Rw+t
public : cO"Xg<#y
assignment( const T & v) : value(v) {} ?T%K +
template < typename T2 > +ke42Jwt
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } =ty@xHr
} ; d8y=.
3<.j`JB@&
0Ts_"p
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r+W8m?oi
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9rvxp;
q0KXuMK
J9KLO=
ePcI^}{
class holder H*
JC`:
{ Xta>
public : eMPQ|
W
template < typename T > ;0_J7
assignment < T > operator = ( const T & t) const ~ dI&> CL
{ pl^"1Z=*
return assignment < T > (t); uD*s^
} +/UXy2VRt$
} ; Le$u$ulS
KA*l6`(
Q!A3hr$IF
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'frL/[S
X-) ]lAP
static holder _1; kBQenMm
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :tS>D5dz(
d}B_ll#j-
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); :$Di.|l@7
而不用手动写一个函数对象。 iJj?~\zp
i(cb&;Xx:A
;g)Fhdy!
=A&*SE o5
四. 问题分析 5]n<%bP\
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。 W/F4wEODY
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。 +Gwe%p Q
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CCvBE, ux
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p(&o'{fb
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Appz1q
Dqcu$V]
五. 问题1:一致性 +AC-f2
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|
'jl XLb
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a>jI_)L
k)GuMw
struct holder \fFy$
{ 1?#p !;&
// z?> y
template < typename T > M,!no
T & operator ()( const T & r) const KJ{F,fr+v
{ 4JQ`&:?r
return (T & )r; ydFhw}1>
} 3 BhA.o
} ; L-:L=
snO
tJF~Xv2L!
这样的话assignment也必须相应改动: TOF62,
3V!&y/c<
template < typename Left, typename Right > D$!p+Q
class assignment d`][1rZk
{ &Or=_5Y`
Left l; )tQ6rd'
Right r; U.sPFt
public : T9v#Jb6
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !U~#H_
template < typename T2 > j I@$h_n
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } v^I %Wm
} ;
o*ED!y7
8q[WfD
同时,holder的operator=也需要改动: >(4S `}K
r@ *A
template < typename T > kITmo"$K
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ITY!=>S-
{ F,2#;t4
return assignment < holder, T > ( * this , t); 4O"kOEkKT>
} >{)#|pWU
Z/UVKJm>:
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。 |a:VpM
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Uht:wEr
UNLNY,P/!)
return l(rhs) = r; 0g uc00IN
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。 .wOLi Ms
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: JkDZl?x5
'Mhdw}
template < typename Tp > t SLl'XeN
class constant_t V>j`
{ u,9U0ua@;
const Tp t; &fhurzzAm
public : ]8nm9qmF<
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e>9{36~jh
template < typename T > !td.ks0
const Tp & operator ()( const T & r) const -#M~NbI,
{ l'8TA~
return t; =QO[zke:
} NJ!#0[@C
} ; Dk6\p~q
MQMy Z:
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c)YGwkY,,
下面就可以修改holder的operator=了 #;\;F PuZ
5!{g6=(
template < typename T > vszAr(
t
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const #/=yz<B
{ 3t6'5{
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); =C2C~Xd
} PBnn,#
69[k
?')LM
同时也要修改assignment的operator() zszx@`/3
W G r\R
template < typename T2 > u)]sJ1p
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } w:@M|O4`
现在代码看起来就很一致了。 <:t\P.
hRcJ):Wyb
六. 问题2:链式操作 A'R sy6
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #e|kA&+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。 ^K[tO54
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。 q)i(wEdUZ
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。 `g1~ya(MC
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >~InO^R`5
<4bo7XH
template < typename T > .]l2)OlLQ
struct result_1 Ci:QIsu*
{ D4-U[l+K>
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -iX!F~qS,
} ; L, GtIZkE
H;L&G|[
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: }=4".V`-o
\{mJO>x
template < typename T > &<