一. 什么是Lambda L{XNOf3
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dG5p`N%
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, &,vPZ,7l
FwD"Pc2
doeYc
=/_tQR~
class filler #|\w\MJamP
{ Qe8F(k~k
public : )8ub1,C
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} x""gZzJ$L
} ; )qxZHV
i n}N[
``
!BE"yN
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: aB@D-Y"HO
{{'GR"D
=Yd{PZ*fR
Hrz#S o\#
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 9/[1a_
r
A^\A^$|O6
Ns3k(j16
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Zp:(U3%
/F/zMZGSA{
V)HX+D>
P[E:=p
二. 战前分析 frsqnvm;+
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。 mBb;:-5
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 Yfro^}f
Q:U^):~
^P)W/2
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); j^ y9+W_b
/* --------------------------------------------- */ tXZE@JyuC
vector < int *> vp( 10 ); s+9q`k^
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0[ (Z48
/* --------------------------------------------- */ (7v]bqfw
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); AHa%?wb
/* --------------------------------------------- */ lt:xN?--A?
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); u;-_%?
/* --------------------------------------------- */ 0f"9wPC
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 99xs5!4s
/* --------------------------------------------- */ 2QUZBrs s
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); bf#@YkE
q#}#A@Rg
heLWVI[so
bLSZZfq
看了之后,我们可以思考一些问题: w4 R!aWLd
1._1, _2是什么? dS+/G9X^
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。 =1/d>kke
2._1 = 1是在做什么? 6.uyY@Yx
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。 ?zFeP6C
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。 "t[9EbFL
>gQJ6q
}@+3QHwYU
三. 动工 N*vBu`
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '{e9Vh<x
16;r+.FB'
n2e#rn
cM'\u~m{
template < typename T > {xW HKsI>,
class assignment `,-w+3?Al
{ BYhF?
T value; uv&??F]/
public : D's Tv}P
assignment( const T & v) : value(v) {} I-L52%E]
template < typename T2 > 7FQ&LF46
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } G[;GP0\N
} ; x%J4A+kU
U04TVQn`
j<BW/
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U-b(
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PTt#Ixn,
@e`%'
REEs}88);'
FabDK :
class holder {Kbb4%P+h
{ @y"/hh_?
public : F_<n8U:Y
template < typename T > df85g
assignment < T > operator = ( const T & t) const 8[PD`*w
{ 3e)W_P*0?
return assignment < T > (t); t[dOWgHi
} XBvJc'(s
} ; +-s$Htx
eUY/H1
{ :^;byd
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~2HlAU))<&
BVJ6U[h`
static holder _1; 5mtsN#
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zCpsGr
*-.{->#Y
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); =sp5.-r
而不用手动写一个函数对象。 SC Qr/Q
#![9QUvcf
eNQQ`ll@m
j=q*b Qr
四. 问题分析 t\GoUeH]
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 &1!T@^56
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 )U2cS\k'7n
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 H}ie D"T_
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %oee x1`=
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yF [|dB
@k|V4
五. 问题1:一致性 55%j$f
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?| >+/2g
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WLO4P
ryC7O'j_P
struct holder 4~s{zob
{ :kQ%Mj>
// ?KB+2]7m6
template < typename T > \f!j9O9S
T & operator ()( const T & r) const 006qj.
{ 6bE~m<B\`
return (T & )r; 0=:]tSD\F
} =%i~HDiy
} ; .kl.awT
e>6NO
这样的话assignment也必须相应改动: dcn/|"jr
Ifx
EM
template < typename Left, typename Right > t.s;dlx[@
class assignment ]"wl*$N
{ 8@)4)+e
Left l; 5s7C;+
Right r; z1AYXW6F
public : Qm(KvL5
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #M)SAe2
template < typename T2 > ;YfKG8(0
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ?D\6@G:,#@
} ; q{c/TRp7
}hm"49,O
同时,holder的operator=也需要改动: X2PyFe
Gg,&~
jHib
template < typename T > mw!EDJ;'
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const c}-WK*v
{ EqYBT
return assignment < holder, T > ( * this , t); Vm"{m/K0
} `mt x+C
I{8sLzA03S
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 VoGyjGt&
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 o-}q|tD$<
=/Lwprj
return l(rhs) = r; L>ruNw'-K
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]S/X-
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^&|KuI+u
c %f'rj
template < typename Tp > v PJ=~*P=
class constant_t 1y{@fg~..
{ y@'~fI!E4
const Tp t; K^yZfpa8
public : bCSgdK
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &F 3'tf?
template < typename T > +lNAog
const Tp & operator ()( const T & r) const "J=A(w5
{ -Uo"!o>x|
return t; w vnuE<o8
} NDo>"in
} ; FSNzBN
LP{@r ic
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .wPu
#*
下面就可以修改holder的operator=了 k@Q>(`
/ygC_,mx
template < typename T > y88lkV4a
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 9x]yu6
{ a*N<gId
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); {0IC2jE
} R)Y*<Na
:9.QhY)D
同时也要修改assignment的operator() uJ:SN;
},& =r= B
template < typename T2 > B s {n
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } Be4n\c.
现在代码看起来就很一致了。 p+y2w{{
D&]dlY@*
六. 问题2:链式操作 D:I6nSoC
现在让我们来看看如何处理链式操作。 F<Y>
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。 WWtksi,
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。 ([Da*Tk*
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。 lDf:~
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IV]2#;OO?
%I^y@2A4`
template < typename T > 0,M1Q~u%.
struct result_1 uupfL>h
{ wQR0R~|M
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rl0|)j
} ; NNTUl$
5n#@,V.O/
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: a'prlXr\4
(q+EP(Q
template < typename T > `/+PZqdC
struct ref ?c0@A*:o
{ e"u89acp
typedef T & reference; ,b!]gsds
} ; F8En)#
template < typename T > rd0[(-
struct ref < T &> t)n}S;iD
{ [Fo"MeH?R
typedef T & reference; 5a^b{=#Y
} ; --'!5)U
bKb}VP
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ><