一. 什么是Lambda @1*lmFq'kV
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5y(irbk7
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, 2 8f-8B
5caYA&R
bsuUl*l)
+y6|Nq
class filler `]LaX&u
{ cEsBKaN
public : 79s6U^vv"
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} (e=ksah3>
} ; s|pb0
j+Y4>fL$
G qk"%irZ
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: HAf.LdnzS
![7v_l\Q
}(ay(
Te[[xhTyw
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); pvI(hjMYPk
Uf4QQ`c#
?OZbns~
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S4qh8c
}E*d)n|
wju~ 5
r?{Vqephz
二. 战前分析 Gxi;h=J2)>
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。 JEdtj1v{O
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 (PsA[>F
\CUxGyu
fOE:~3Q
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); i#kRVua/
/* --------------------------------------------- */ c*RZbE9k
vector < int *> vp( 10 ); K[~Wj8W0
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o4w+)hh
/* --------------------------------------------- */ Qc[[@=S%
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); Yo|
H`m,
/* --------------------------------------------- */
mH;Z_ME"
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); iBp 71x65
/* --------------------------------------------- */ P^rSpS9
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); E0xUEAO
/* --------------------------------------------- */ Mky$#SI11
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ;f=:~go
"'t<R}t!A
p\+#`] Q7}
/D1Bf:'(
看了之后,我们可以思考一些问题: gW/H#T,
1._1, _2是什么? 7 aDI6G
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 S~(4q#Dt-
2._1 = 1是在做什么? &U4]hawbOU
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^}/YGAA
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5\R8>G~H
?aOR ^ K
qgI
Jg6x/}
三. 动工 ;jX_e(T3m
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =!#DUfQf
aI8wy-3 I
q hK;#<#
]3d&S5zU
template < typename T > a Q`a>&R0
class assignment (
fdDFb#1
{ ;Ic3th%u
T value; 9?,n+
public : F<V
zVEx
assignment( const T & v) : value(v) {} }{K)5k@
template < typename T2 > @'C)ss =kj
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } h@{@OAu?
} ; cb'8Li8,j
wTIf#y1=9
JYv&I t
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ZmmuP/~2K
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Tw!x*
ec=4L@V*
HS(<wI
y{j>4g$:z
class holder Qbv)(&i#~
{ Z
NCq/
public : zN2sipJS8
template < typename T > 5VG@Q%
assignment < T > operator = ( const T & t) const B@iIj<p~
{ 6bHj<6>MX
return assignment < T > (t); .*Hv^_
} A]H+rxg
} ; D|=QsWZI
'O{hr0q}
Jc:G7}j6
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: +s[(CI.b
/)oxuk&}c
static holder _1; LR9'BUfFv
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (/@o7&>*50
^+GN8LUs
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ?7G[`@^Y
而不用手动写一个函数对象。 p%3';7W\
0HNe44oI+D
fcw\`.
oK(ua
四. 问题分析 QQ!,W':
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。 A)`M*(~
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"O+U
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k?J}-+Bm[|
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D(h|r^5
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2B!nLLCp+
|?g2k:fzB7
五. 问题1:一致性 BwEL\*$g
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?| W]M[5p]*
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N#[/h96F
JBoo7a1
struct holder k?S-peyRO
{ )3G?5
OTS
// u[dI81`
template < typename T > VKR6 i
T & operator ()( const T & r) const ?C $_?Qi
{ J41ZQ
return (T & )r; 2l\Oufer"
} C
y&L,
} ; {ld([
VFYJXR{
这样的话assignment也必须相应改动: GbL,k?ey
8=2)I.
template < typename Left, typename Right > jXW71$B
class assignment SR 43#!99Q
{ mS%D"
e
Left l; }'@*Ol j
Right r; ~?L. n:wu
public : i,)kI
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F'*{Fk
h
template < typename T2 > ;c;;cJc!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } z ,ledTl
} ; a(J~:wgd
oa9T3gQ?
同时,holder的operator=也需要改动: YEZ"BgUnbp
+:Y6O'h.
template < typename T > .d8~]@U!<
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const [e*8hbS
{ UhEnW8^bz1
return assignment < holder, T > ( * this , t); wEkW=
} 3b[_0
BRW
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。 QTLOP~^
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 = j}00,WH
L^0jyp
return l(rhs) = r; ?EpY4k8,
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。 JgxOxZS`@
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IGbQ L
J7l1-
template < typename Tp > 1= <Qnmw
class constant_t ;ga~ae=Fg
{ )?_c7
R
const Tp t; N*$Q(K
public : e{?~m6
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5q8bM.k\7N
template < typename T > ].Et&v
const Tp & operator ()( const T & r) const \?GMtM,
{ 3-Ti'xM
return t; 7%?A0%>6G
} yt<K!=7&
} ; ^ 5UIbA(
icnp^2P
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $:<KG&Br
下面就可以修改holder的operator=了 k|g~xmI;
dwmj*+
template < typename T > M VsIyP
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const $Itehy
{ nNL9B~d
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); WJg?R^
} +:^tppg
Q*lZ;~R
同时也要修改assignment的operator() py,z7_Nuh
evn ]n
template < typename T2 > 5X[=Q>
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } WO
'33Q(
现在代码看起来就很一致了。 HZM&QZHx)`
2>UyA.m0
六. 问题2:链式操作 ,rG$JCS'KQ
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yuhSP{pv'
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。 Jj([O2Eq$
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。 u/``*=Y@
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。
ft$/-;
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m+V'*[O{
O@EpRg1
template < typename T > %*Y:Rm'>
struct result_1 NB>fr#pb
{ {
\Q'eL8
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k.rZj|7 L
} ; A3h[VnuG,
N.3M~0M*
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: }9@,EEhg
j4Lf6aUOX
template < typename T > y=q\1~] Z
struct ref )TV'eq
{ G#K=n
typedef T & reference; :;]6\/ky
} ; QZzi4[-as
template < typename T > M3x%D)*
struct ref < T &> Ga~IOlS
{ P~=|R9t
typedef T & reference; CFn!P;.!
} ; 7]G3yt->
5]gd,&^?>
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ZG<