一. 什么是Lambda <:q]t6]$
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^~=o?VtBg
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, 0Zk A.p
M?)>,
!Z)
< g6
[mS
KXicy_@DC`
class filler B<8Z?:3YS
{ Z~T- *1V
public : Qnr' KbK
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} @HIC i]
} ; N@tzYD|hA
FIC
2)
AL
H^tV?
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: WiPMvl8
.'__ [|-{;
j%[|XfM
Xa9G;J$
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); +~w '?vNc
f{*G%
]E[Mv}
=
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o#%2N+w
VNXB7#ry
~[k2(
CIO&VK
二. 战前分析 R^%7|
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。 NBUM* Z
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 \iu2rat^
',J3^h!b
PuUqWW'^
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ;<ed1%Le,
/* --------------------------------------------- */ oVc_(NH-
vector < int *> vp( 10 ); <aL$d7
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X@|
/* --------------------------------------------- */ ec"L*l"
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); 6M612
/* --------------------------------------------- */ N-_2d*l 3
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); z'fGHiX7.0
/* --------------------------------------------- */ XK(<N<Z@|e
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); olK%TM[Y
/* --------------------------------------------- */ .hETqE` E
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); b*?="%eE(
1eiH%{w
i]9SCO
OEq8gpqY
看了之后,我们可以思考一些问题: TyGXDU
1._1, _2是什么? D{a{$Pr
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。
k"GW3E;
2._1 = 1是在做什么? /F/`?=1<$
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。 3YA !2
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。 urXM}^
iwrdZLE
l ^\5Jr03
三. 动工 E*rDwTd
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T'fE4}rY
P9X/yZ42
8h;1(S)*Z
S`"IM?
template < typename T > 0~an\4nh
class assignment
gt}/C4|
{ )Bd+jli|s
T value; lyv9eM
public : 1)%9h>F7
assignment( const T & v) : value(v) {} s{<rc>
template < typename T2 > MEq
()}7P
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 0D$+WX
} ; 6j_
A{*~Ng
{PYN3\N,
64b9.5Bn
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mxP{"6
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vV"TTzs!
9Z7o?S";
)h>Cp,|{
!7^fji
class holder i"sVk8+o!
{ ed>_=i
public : M7!&gFv8
template < typename T > G8akMd]2
assignment < T > operator = ( const T & t) const Ha4?I$'$
{ {7B$%G'
return assignment < T > (t); pwU]r
} Y @pkfH
} ; B\Rq0N]' M
+>c)5Jih
pEhWgCL
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: cs~
}k7><
_;X# &S(q-
static holder _1; UmInAH4
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?G.9D`95
wQ(ME7t
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); *A
c~
而不用手动写一个函数对象。 nSgg'I(
Y:*mAv;&
r `28fC
a]
>|2JN<&
四. 问题分析 >N+e c_D^
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Y5PIR9 -
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 zS|%+er~zO
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !=q {1\#
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %o+bO}/9
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2ORWdR.b
oBKZ$&_h
五. 问题1:一致性 >nvreis
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?| $0iz;!w
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !4I?59
"wexG]R=5
struct holder |K/#2y~
{ *w>
/vu
// BjOrQAO
template < typename T > (WN 'wp
T & operator ()( const T & r) const >2>xr"
{ -v >BeVF
return (T & )r; E62VuX
} <Hm:#<\
} ; ?CL1^N%
pB?a5jpA
这样的话assignment也必须相应改动: i!YZF$|
+zz9u?2C`
template < typename Left, typename Right > R0*DfJS:Z
class assignment uTB;Bva
{ otX#}} +
Left l; &v3r#$Hj[
Right r; mj5A*%"W
public : D1#E&4
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I%{^i d@
template < typename T2 > YfF&: "-NU
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } Z0`?
} ; S,Zjol %p
{vA;#6B|
同时,holder的operator=也需要改动: *M-.Vor?R
]p+t>'s
template < typename T > >Z<ym|(T*
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const |mY<TWoX
{ Nk}Hvg*(
return assignment < holder, T > ( * this , t); '#u2q=n4*
} bis/Nfr]
cr,o<
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 E3NYUHfZ
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K< Ct
[h8F)
return l(rhs) = r; Y k~ i.p
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 J8? 6yd-7
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;hd> v&u#
%k$+t
template < typename Tp > ?xUz{O0/
class constant_t .7E-
{ >{Lfrc1
const Tp t; sY1@ch"
public : ;M4N=G Wd4
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lh?mN3-*
template < typename T > 0FTiTrTn
const Tp & operator ()( const T & r) const 2Ni{wg"
{ VFA1p)n
return t; s/Q}fW$ex
} >2$Ehw:K^
} ; `Rj
i=k>
mn0QVkb}lc
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #)cRD#0
下面就可以修改holder的operator=了 hn!$?Vo.
5:n&G[Md
template < typename T > r\=p.cw<
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const y7,~7f!N2
{
36Wuc@<H
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); F)DL/';
} H@aCo(#
&\!-d%||)
同时也要修改assignment的operator() ]e?*7T]
r OB\u|Pg
template < typename T2 > nV']^3b
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } IwWo-WN7.
现在代码看起来就很一致了。 /_jApZz
9h*$P:S;1v
六. 问题2:链式操作 z:<(b
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?]h+En5z8
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。 2$1rS}}
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 G*J(4~Yw}
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。
QW6k!ms$
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |S>nfL{TQe
3t%uUkXl
template < typename T > o2Pj|u*X
struct result_1 #+ n
&
{ }$AC0
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X4%*&L
} ; ;y5cs;s
I X\&