一. 什么是Lambda yOm#c>X
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cx*$GaMk
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, tr%VYc|}
"0?"
E\
!/EN
n,b6|Y0
class filler fa(- &;q
{ 8 v<*xy
public : ce1U}">11
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} -nGLmMvd
} ; P,K^oz}
EnYEAjX
?p &Xf>K
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: J L2g!n=
K
'LLpP#(
$8NM[R.8^4
`Wp& 'X
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); aj$&~-/
R
n6#z{,W<3
|DXi~
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )3)fq:[
~Z$Ro/;l
D#d
\1g
ZE6W"pbjU
二. 战前分析 %ERR^
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 gq&jNj7V
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }_9yemP
vH>s2\V"
)*9,H|2nS
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); p 8lm1;
/* --------------------------------------------- */ .;%`I
vector < int *> vp( 10 ); O+ J0X*&x
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q^Q6|
n
/* --------------------------------------------- */ (*V:{_r
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); H:,Hr_;nC
/* --------------------------------------------- */ FLaj|Z~#)
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); wRe2sjM
/* --------------------------------------------- */ CjmF2[|
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); :2AlvjvjZ
/* --------------------------------------------- */ Qsr+f~"W
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); \-{2E
NnO%D^P]
u~1 ,88&U
@6{F4
看了之后,我们可以思考一些问题: eZmwF@
1._1, _2是什么? ;^ YpQP
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }n?D#Pk,
2._1 = 1是在做什么? 88A,ll%
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 q$jwH]
.
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。 opon"{
)S|&3\
#++D|oE
三. 动工 2 :&QBwr+;
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [&:dPd1_
~5n?=
(kSb74*g
Vu Ey`c
template < typename T > F&D,y-CQ
class assignment ~R~MC(5N[
{ 5O:4-}hz
T value; ]nm(V
public : OA&r8WK3
assignment( const T & v) : value(v) {}
(xMq(g
template < typename T2 > E[Ao*
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } G%SoC
} ; Ft?Yc 5
t9&=; s
m%)S<L7
l
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |pR'#M4j4A
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (%*~5%l\
Ny]]L
3PaMq6Ca
/7K7o8g
class holder *xDV8iu_
{ G Cp90
public : d"}lh:L9
template < typename T > v'SqH,=d
assignment < T > operator = ( const T & t) const Cuo"6, M
{ }C5Fvy6uz
return assignment < T > (t); /_tN&[
} YG6Y5j[-X~
} ; HK`r9frn
<E7y:%L[Go
~!'T!g%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: F-2Q3+7$
``Rg0o
static holder _1; ^2"w5F
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %Wt F\p
SQDc%I>b
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ,sltB3f
而不用手动写一个函数对象。 o>yo9n%t
b:x*Hjf
WWv.kglz
kvam`8SeL
四. 问题分析 -
*xn`DH
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。 ?)e6:T(
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。 gg$:U
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *)Pb-c
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 VoNk.h"T
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K9S(Xip
4&H&zST//m
五. 问题1:一致性 |i- S}M
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?| 1N +ju"2R
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fP{IW`t}]
bl4I4RB
struct holder $A>]lLo0
{ K(_8oB784
// k(_^Lq f-
template < typename T > }XRRM:B|)(
T & operator ()( const T & r) const B'D~Q
{ QMwV6cA
return (T & )r; |S3wCG
} [V41 Gk
} ; l/56;f\IA
Bx0=D:j
这样的话assignment也必须相应改动: _>G=xKA#e
M>@PRb:Oc
template < typename Left, typename Right > +e&Q<q!,q
class assignment f&C]}P
{ aTE;Gy,W
Left l; >;~ ia3
Right r; 2jyxP6t
public : &Pgk$e%>
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R5fZ}C7
template < typename T2 > sb</-']a
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } Fc a_(jw
} ; |7b@w;q,D
OdtS5:L
同时,holder的operator=也需要改动: q=+wQ[a<
9+:<RFJ
template < typename T > M|qJZ#{4>
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Zu/1:8x
{ Z xR
return assignment < holder, T > ( * this , t); zq]:.s
} 8%^W<.Y
@|@6pXR.
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。 -p f9Wk
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x.>[A^
5hp)Z7
return l(rhs) = r; MDfC%2Q
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。
u{|^5%)
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:
QVWUm!
tdnd~ WSR
template < typename Tp > {Ty?OZ
class constant_t 'BNZUuUl
{ 3 /LW6W|
const Tp t; 6?= ^8
public : Tywrh9[
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g715+5z[
template < typename T > "mAMfV0
const Tp & operator ()( const T & r) const _&PF (/w
{
_cQhT
return t; 9f$3{ g{m
} {EVHkQ+o
} ; CMHg]la
p\r V 6+
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W";Po)YC
下面就可以修改holder的operator=了 Z^GXKOeq
h($Jo
template < typename T > {D4N=#tl
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const tDNo; f
{ (0zYS_mA
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); l# |M.V6G
} fnudy%oo
S?#'Y*h
同时也要修改assignment的operator() ib~EQ?u{
gBo~NLrf
template < typename T2 > @jD#Tn-*
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } N1X;&qZDd
现在代码看起来就很一致了。 z2OXCZ*/
2m2$jp0
六. 问题2:链式操作 +<f!#4T
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p *GAs
C
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 q:G3y[ P
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +!"7=?}
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 TXfG@4~kC
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9,0}}3J
.KF(_
92
template < typename T > 'z">4{5
struct result_1 "IJcKoB
{ ~JohcU}d
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wbh^ZMQ
} ; ;e\K8*o
_H$Z}2g<z
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: ~D!Y]
SK
8iN@n8O
template < typename T > Cj#?Z7}z
struct ref *jo1?
{ hPrE
typedef T & reference; n16TQe"8
} ; *ZF:LOnU
template < typename T > eHH9#Vrhc$
struct ref < T &> gOm%?sg
{ \`WAG>'l5
typedef T & reference; *AA78G|
} ; fDZnC Fa
fh@/fd
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KPI[{T\`ZM
>2;KPV0H
template < typename T > u9%AK g}~
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &