一. 什么是Lambda 9&VfbrBM
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >/eV4ma"
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, EDAVU
p*l]I*x'<
Ph Ep3o&"
JA(M'&q4
class filler KvtX>3#qM
{ PD$@.pib
public : '3'*VcL(
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ! {c"C
} ; :0o,pndU
SGK=WLGM8
azT@S=,
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: R.rxpJ+kU
W{js9$oJ
Z.x9SEe1t
@Z{!T)#}j
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); o%1dbbh
q(iM=IeiN
XeRbn
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `^#V1kRmH
=(%+S<}
%hO/2u
Uc>$w?oA
二. 战前分析 ~Q36lR
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C;BC@OE
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Zwm2T3@e
~SD8#;v2
|WMP_sGn
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); '$m
uA\
/* --------------------------------------------- */ 8<X,6
vector < int *> vp( 10 ); !hS~\+E
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `fm^#Nw
/* --------------------------------------------- */ u?-X07_
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); PY{])z3N
/* --------------------------------------------- */ !b:;O
+[
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); cZd{K[fuK
/* --------------------------------------------- */ /ltGSl
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); Gj9WUv[P
/* --------------------------------------------- */ WK)2/$7@
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ;E0aTV)Zp
:3$$PdZ
,MRAEa2
4,.B#: 8
看了之后,我们可以思考一些问题: i{.%4tA4
1._1, _2是什么? Qe,aIh
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。 6'YsSde".
2._1 = 1是在做什么? NKJ+DD:'
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。 a
]~Yi.H
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。 p;k7\7
<+iL@'SgF
0'Y'K6hG`
三. 动工 ^;[|,:8f7L
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z3+7gp+I;
XzV:q!e-
nJ{vO{N
ehe;<A
template < typename T > Q
q7+_,w
class assignment AFN"#M
{ wr+r J
T value; "S ~(|G
public : f:_mr zz
assignment( const T & v) : value(v) {} 6r3.%V.&
template < typename T2 > LH_rc
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } +#Q\;;FNP
} ; X6`F<H`
/6@iRswa
pZUXXX
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gLGu#6YVu
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (s?Rbd
8kA2.pIk
ZT'VF~
e <]^7pz
class holder 0%f}w0]:
{ _t'S<jTI
public : qS.TVNZ
template < typename T > 34e>R?J
assignment < T > operator = ( const T & t) const E!_mXjlPc
{ +T|M U
return assignment < T > (t); $22_>OsA
} -o`Eka!ELz
} ; c@&-c [k^W
rz'A#-?'oG
IA$)E
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: %40uw3
l%^VBv>
2
static holder _1; Q(gc(bJV
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S.Rqu+
S(nZ]QEG
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); g4"0:^/
而不用手动写一个函数对象。 |)'6U3
=}h8Cl{H/
Q3OGU} F
hnf7Q l}
四. 问题分析 4x;vn8yh
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。 9]E;en NQ
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。 vy&< O
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /j|Rz5@=
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 rQ+2 -|#
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8;vpa*
o fw0_)!Q
五. 问题1:一致性 U0Q:sA U
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?| :
U:>X6f
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q[rBu9
`~ ,
struct holder 14LOeo5O
{ eq<giHJM
// P}dhpU
template < typename T > vsDR@Y}k
T & operator ()( const T & r) const pD)$O}
{ ESQgN+llj
return (T & )r; V_.n G;
} <R%]9#re
} ; |5(<
Vk=
'tRaF
这样的话assignment也必须相应改动: Kq. MmR!gl
mxxuD"5
template < typename Left, typename Right > VUD ?iv7
class assignment H[S 4o,
{ Q
\E[py
Left l; n@"h^-
Right r; ?~g X7{>
public : C OC6H'F
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :kMEL*
template < typename T2 > Wdp?<U
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 2S`D7R#6s
} ; vI)-Zz[3
J#L"kz
同时,holder的operator=也需要改动: M1sR+e$"
p~h)@
template < typename T > ={GYJ.*Ah
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ejID5NqG
{ t(,_
return assignment < holder, T > ( * this , t); a*fUMhIi
} TGe)%jZ
fQ@k$W\
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Xgs 31#K
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K.{:H4_
Z\@m_/g
return l(rhs) = r; I,pI2
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 r'C(+E (
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hj8S#
/!//i^
template < typename Tp > 7j
<:hF~
class constant_t k'hJ@6eKS
{ Gx.iZOOH/
const Tp t; 9sR?aW^$,/
public : mV58&SZT
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9)Jc'd|
template < typename T > HS% P
const Tp & operator ()( const T & r) const k8~/lE.Wy
{ H$j`75#u?-
return t; ) C?emTih
} :gvw5h%
} ; p`
'8M
n
qR8uL>
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ND3(oes+;K
下面就可以修改holder的operator=了 q!5 *)nw"
!oDX+hd,%>
template < typename T > { 4(E
@
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const f-!A4eKe
{ $Bd13%>)
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ?uq7K"B
} Wg3\hv29
~S='~ g)
同时也要修改assignment的operator() jZ;dY~fE
jw^Pt~@
template < typename T2 > -wqnmK+G
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } m3La;%aA0
现在代码看起来就很一致了。 T==(Pw7R7
5,pKv
六. 问题2:链式操作 :Ur=}@Dj
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]nEZQ+F
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。 ?\eq!bu
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。 v@8=u4
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。 n<. T6
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct quvdm68
h kh b8zS
template < typename T > JMnk~8O
struct result_1 *t,J4c
{ ?2#v`Z=L;
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K1F,M9 0]
} ; &?-LL{W{
7xmyjy%c
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: :n4X>YL)
:4ndU:.L
template < typename T > 3e<FlH{
struct ref Pd,+=
ML
{ 8, >YB+Hb
typedef T & reference; z&"-%l.b@}
} ; u)DhkF|
template < typename T > q
$Hg\ {c
struct ref < T &> XuQ7nlbnq
{ KvFGwq"X
typedef T & reference; UP@a
?w
} ; sw(dd01a
7
gD[Fkq$]
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: OYWW<N+R2
_Gpq=(q)
template < typename T > 4|&