一. 什么是Lambda Lc]hwMGR*
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y$)y:.2#
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, aM#xy6:XG
JX&%5sn(
v^p* l0r6:
*u,xBC2C
class filler lZ2gCZ
{ u WdKG({][
public : i|/G!ht^e
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} /|h+,]<
>
} ; YD9vWk\/
0Ny +NE:6M
)#hR}|
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {,T=Siy
x{So
'0_W<lGB
k$#1T +(G
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); [ z/G
#u\~AO?h
z-"P raP
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v"%>ms"n
I1dOMu9
Q[H4l({E
g1 y@z8Z{
二. 战前分析 O ]-8 %
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。 yiH;fK +x
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 4"iI3y~Gw
K)Z~ iBRM
At[SkG}b
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); j
b'M
/* --------------------------------------------- */ "qZTgCOY2
vector < int *> vp( 10 ); FLkZZ\
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I.~=\%Z{
/* --------------------------------------------- */ ,qV 7$u
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); loBW#>
/* --------------------------------------------- */ )u]=^
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); ]+w 27!
/* --------------------------------------------- */ _ogN
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); %X%f0J
/* --------------------------------------------- */ )7P>Hj
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); i/!KUbt
WHLTJ]OB
b{x/V 9&|
)/OIzbA3#
看了之后,我们可以思考一些问题: [{&OcEf
1._1, _2是什么? *] >R
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 f/0k,~,*
2._1 = 1是在做什么? Z$('MQ|Ur
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。 YbZ?["S&
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。 3Y +;8ld
tF<&R&=
gdyWuOxa|
三. 动工 Zm6jF
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'r -B%D=
W&I:z-VH
GGZ9DC\{
auY?Cj'"fs
template < typename T > Klu0m~X@
class assignment I?\P^f
{ v9f%IE4fX
T value; z`u$C+Ov
public : :zO;E+s
assignment( const T & v) : value(v) {} !g|[A7<|
template < typename T2 > :qShP3 ^
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } wLE|J9t%Ea
} ; [IHG9Xg
>*+n`"6
p -!/p#
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )lU ocm
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L$, Kdpj
cmd7-2
"s`#`'
#0^a-47PA<
class holder N?A}WW#
{ K,P`V
&m?
public : C&EA@U5X^
template < typename T > AnZy
oa
assignment < T > operator = ( const T & t) const ~~p )_
{ }<'ki
;
return assignment < T > (t); 4Y
G\<Zf
} {8%KO1xB
} ; HuN_$aP
oIE3`\xS
9c0
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =dWqB&
Vy=+G~
static holder _1; ChNT;G<6$
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \,!Qo*vj
;vk>k0S
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Ca/N'|}^
而不用手动写一个函数对象。 +*eVi3
<0Gk:NB,
$}0\sj%
nVP|{M
四. 问题分析 |gT8 QP
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 R"z}q(O:
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (~"#=fs.L
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UZ:z|a3
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T/hz23nH
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #.,LWL]
q+?q[:nR-
五. 问题1:一致性 Y%zWaH
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;1r|Bx <5
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }`76yH^c
Wk
}}f|O0
struct holder .^ba*qb`{
{ 85A7YraL
// ^7*zi_Q
template < typename T > W}Rzn
T & operator ()( const T & r) const !rZZ/M"i
{ /(%!txSNEt
return (T & )r; B_3N:K Y
9
} PT4iy<
} ; h`p=~u +
_0iV6Bj
这样的话assignment也必须相应改动: <e@4;Z(h04
lpbcpB
template < typename Left, typename Right > p@@*F+
class assignment \34:]NM
{ YYe=E,q
Left l; -V'Y^Df
Right r; |h.@Xy
public : w,<n5dMv
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7eFFKl
template < typename T2 > %T}*DC$&S
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } oC3W_vH.%
} ; og4mLoLA
L /N%ft]!T
同时,holder的operator=也需要改动: #3FsK
O6\c1ha
template < typename T > sP>-k7K.
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const v*OT[l7
{ b
|ijkys
return assignment < holder, T > ( * this , t); rWN%j)#+
} VwLo
*c(YlfeZ#
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。 Dh68=F0
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J7kqyo"
a3Xd~Qs
return l(rhs) = r; {?}^HW9{
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。 5'|W(yR}
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;[:IC^9fv
gA] 3h8%w
template < typename Tp > *(Z\"o!
class constant_t GgtYO4,
{ Vf$$e)
const Tp t; E>u U6#v
public : VMu?mqEa
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "9NWsy}<c
template < typename T > K}Q:L(SSr\
const Tp & operator ()( const T & r) const Fj`K$K?
{ {_Fh3gjb/
return t; Ia[<;":U
} mPo.Z"uy7
} ; gz Dfx&.0
1q|iw
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !-JvVdM;(
下面就可以修改holder的operator=了 Z~;rp`P
l4&
l)4Rx
template < typename T > 59X XmVg
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const }LoMS<O-[
{ 34J*<B[Njo
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); 0~Xt_rN](
} l,UOP[j
Z4sS;k]}
同时也要修改assignment的operator() MIqH%W.ru
"EZpTy}Ee
template < typename T2 > BxaGBK<k
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } p&
Kfy~
现在代码看起来就很一致了。
|z0% q2(
cG1iO:
六. 问题2:链式操作 ^W~8)Rbf
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #[Rs&$vQm
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。 &_\;p-1:
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。 mH)8A+us
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。 &