一. 什么是Lambda s"#N;
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8/j|=Q,5
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, ` Ny(S2
# *pB"L
'kj
q C
nG3SDL#(k
class filler ;/kd.Q
{ B|a <=~
public : Dks n
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} @yb'h`f]
} ; M2ex
3m
G{6@]72
8D`+3
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: Xj+_"0
#
I2HV{1(i
i/-IjgM"-
Epp>L.?r
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); !yj1X
Ar
ij:a+T
@C@9Tw2Y
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QyL]-zNg
Bj4c_YBte
vkJyD/;=
N KgEs
二. 战前分析 kM4z
%
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。 sryA(V
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 X=-= z5
USEmD5 q
{M:/HQo
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); }iDRlE,
/* --------------------------------------------- */ C ibfuR
vector < int *> vp( 10 ); Dti-*LB1
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |)To 0Z
/* --------------------------------------------- */ MkFWZ9c3
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); b+:mV7eX
/* --------------------------------------------- */
Txo{6nd/
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); Eh;Ia6}
/* --------------------------------------------- */ $:5h5Y#z
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); V0m1>{
/* --------------------------------------------- */ wuY-f4
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); <-N eusx%
xib}E[-l#
JdI*@b2k[
yB7si(,1>
看了之后,我们可以思考一些问题: =%I[o=6
1._1, _2是什么? Tx&H1
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 S+KKGi_e
2._1 = 1是在做什么? bj0HAgY@
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 32+N?[9
*
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 fhZwYx&t
Q(N'Oj:J
0_je@p+$
三. 动工 "24d:vf\
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6[XaIco=C
9nQyPb6
ApSseBhh
_:Q^mV=;j
template < typename T > }P%gwgPK
class assignment q*R~gEi#yk
{ ,B;mG]_
T value; n%;qIKnIq\
public : "?k'S{;
assignment( const T & v) : value(v) {} bS:$VyH6
template < typename T2 > GB `n
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } } %0w25
} ; *{5}m(5F
NM9ViYm>P
Rq| 5%;1
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (421$w,B%
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment M6cybEk`
n5xG4.#G
dk]
B> i^ w1
class holder N%:uOX8{
{ Hh](n<Bs
public : kKbbsB
template < typename T > H4v%$R;K
assignment < T > operator = ( const T & t) const o+OX^F0
{ *tZ3?X[b
return assignment < T > (t); UE_>@_T
} BSy4
d>
} ; :W&klUU"
3<FqK \P
H"pYj
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: r{yIF~k@
myXGMN$i
static holder _1; E.$//P n|1
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @:hWahMy
W{ozZuo
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); .-s!} P"
而不用手动写一个函数对象。 Qh3+4nLFtb
)I<VH+6
=#TQXm']Gi
Jnt
r"a-4
四. 问题分析 {3vm]
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Rbm+V{EF&
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ')F@em
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lKI]q<2
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,trh)ZZYW|
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \iEJ9V
0_y&9Te
五. 问题1:一致性 PK?}hz
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| D0f7I:i1
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xop\W4s_
`,GFiTPd
struct holder )CL/%I,^
{ 3 5-FD{
// cP/( h
template < typename T > ZMyd+C_P2
T & operator ()( const T & r) const c:z}$DK&'
{ QQHC
1
return (T & )r; 6*ZZ)W<
} Tig6<t+Q
} ; :i?c
Qw%0<~<
这样的话assignment也必须相应改动: Z#%77!3
3_VWtGQ
template < typename Left, typename Right > qj*BV
class assignment /e*<-a
{ &xlOsr/n
Left l; d9
8pv%
Right r; Ej VB\6,
public : 71&`6#
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rUiUv(q
template < typename T2 > jS/$o ?
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } U/(R_U>=
} ; yCg>]6B
dnPr2oI?I
同时,holder的operator=也需要改动: ~}~ yR*K%
\BsvUGd
template < typename T > >273V+dy
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const g]}]/\
{ 1^;&?E
return assignment < holder, T > ( * this , t); [iSLn3XXRX
} x~yd/ R
[qt^gy)
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 S
1Ji\
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1 gRR
[7)#3
return l(rhs) = r; zgpPu4t
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 VKrKA71Z~
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]}0+7Q
/ dn]`Ge)
template < typename Tp > p:U{3uN 62
class constant_t 3^&pb
{ ] @1ncn7N
const Tp t; RzSN,bLR
public : 0$nJd_gW_
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U`'w{~"D%
template < typename T > bL7mlh
const Tp & operator ()( const T & r) const !C0=
h
{ b}q,cm
return t; WUi7~Ei}
} %}&9[#
} ; z<P#djx
xhMdn3~U
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2I39fZa
下面就可以修改holder的operator=了 Y!s/uvRI
V'?nS&,i
template < typename T > 54LCoG/
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 5O%}.}n
{ 2Z..~1r
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); Z=sAR(n}~
} EA>$t\z
17qrBG-/MD
同时也要修改assignment的operator() ck<4_?1]
K<_H`k*x
template < typename T2 > PwNLJj+%
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } q+G1#5
现在代码看起来就很一致了。 vqxTf)ys
,9M \`6
六. 问题2:链式操作 `0 F"zu
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %BHq2~J
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。 h;unbz
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。 p-/x Md
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。 Ri-wbYFaP
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $S cjEG:6
Ip1QmP
template < typename T > ;[zx'e?!
struct result_1 MDCf(LhEH
{ *'t`;m~
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }&naP
} ; KJkcmF}Q
&
='uAw
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: K|1^?#n
<?nr"V
template < typename T > 4-n.4j|
struct ref bKaV]Uy
{ @+!d@`w:z2
typedef T & reference; 9_/1TjrDN
} ; D 7E^;W)H
template < typename T > |)_<