一. 什么是Lambda Dv"HFQuF
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PH$C."Vv
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, U'aJCM
= glF6a
V}X>~ '%
74r$)\q
class filler FrC)2wX
{ ShesJj
public : 4<V}Aj8l
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} |*$0~mA
} ; i__f%j`!W
,@kLH"a0
fE"-W{M
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _#K?yP?
hVIv->
m6uFmU*<M}
*#9?9SYSk
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); UC_o;
Ggry,3X3
JNv@MJb}
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k+BY 3a
]P/i}R:
:s*t\09V7
K7R!E,oPg
二. 战前分析 o3$dl`'
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。 I0*N
"07n
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 ik#ti=.
H'+3<t>
5PsjGvm.%
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Ya4yW9*
/* --------------------------------------------- */ l
>~Rzw
vector < int *> vp( 10 ); =o4gW`\z
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SQ&}18Z~
/* --------------------------------------------- */ )#8}xAjV
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); [y~kF?a
/* --------------------------------------------- */ L*OG2liJ
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); bFhZSk)
/* --------------------------------------------- */ vnWt8?)]^
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); (8baa.ge
/* --------------------------------------------- */ Eh^gR`I
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); RN&6z"|jR
tOX-vQ
tA]u=-_h
T+q5~~\d
看了之后,我们可以思考一些问题: NxSSRv^rx
1._1, _2是什么? *zQhTYY
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。 Id1de>:;
2._1 = 1是在做什么? orOq5?3
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。 MOPHu
O{^
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。 ~)F_FS
osc A\r
nDcH;_<;9a
三. 动工 h$mGawvZ~
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ep4?;Qmho
KZO[>qC"R
0{
_6le]
'P*OzZ4>$
template < typename T > A'$>~Ev
class assignment 4
|bu= T
{ Y9I|s{~
T value; %}JSR y
public : O0;mXH
assignment( const T & v) : value(v) {} |qVM`,%L
template < typename T2 > =KAN|5yn
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } K4-_a{)/
} ; (|#%omLL
cc3/XBo
w/:ibG@
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [)?9|yY"`
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e,Z[Nox
zJ$U5r/u
M N (o
6VS_L@
class holder LcT;7yv
{ el\xMe^SY
public : cY Qm8TR<
template < typename T > /E3~z0
assignment < T > operator = ( const T & t) const 'y5H%I!
{ 2'@D0L
return assignment < T > (t); '
9%iHx-<
} Q~/=p>=uu
} ; 7nBX@Uo
-p%cw0*Y]C
}u1h6rd `
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: dd6%3L{cn
\%B7M]P
static holder _1; qQIX:HWDKZ
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8)MWC:
!@*= b1
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); sy-#Eo#3
而不用手动写一个函数对象。 )c?nh3D
NB5lxaL
R T~oJ~t;
<Ql2+ev6
四. 问题分析 uH(M@7"6_!
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。 ^x$1Nf
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ,B /b>i
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \%9QE
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6y "]2UgQk
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )TyP{X>
;U$Rd,T4S
五. 问题1:一致性 'vYt_T
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?| G*,7pc
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XL9-N?(@
fQwLx
struct holder t BG
9Mn
{ .;S1HOHz4
// tK?XU9o
template < typename T > [>U2!4=$M
T & operator ()( const T & r) const pe>?m ^gz[
{ s}yN_D+V
return (T & )r; ;)SWwhQ
} Bj"fUI!dK
} ; :6Tv4ZUvcG
o\PHs4Ws'7
这样的话assignment也必须相应改动:
DF=Rd#
|DPq~l(d
template < typename Left, typename Right > ms\\R@R
class assignment =(Y0wZP|
{ N7KG_o%
Left l; mg>wv[ 7
Right r; P!IXcPKW53
public : I[?bM-
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mxu !$wx
template < typename T2 > uHRxV"@}[1
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } lA;qFXaN>
} ; <r(D\rmD
:6u.\u
同时,holder的operator=也需要改动: AX'-}5T=
Ino]::ZJ/
template < typename T > B9Wd
'
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 9g'6zB
{ (i?9/8I
return assignment < holder, T > ( * this , t); BjfTt:kY
} Ra6 }<o
HuKOb4g
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。 g$vOWSI+
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ct zWdo.
3xmPY.
return l(rhs) = r; D #7q3s
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P2 qC[1hYH
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]m7x&N2
.6I'V3:Kg
template < typename Tp > :h/v"2uDN
class constant_t o}f$?{)|
{ B2KBJ4rI[1
const Tp t; 0%Y}CDn_
public : P_H_\KsH*(
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y*O
Bky
template < typename T > $9xp@8b\_
const Tp & operator ()( const T & r) const V]"pM]>3X
{ HD1/1?y!@q
return t; JiuA"ks)
} U.b|3E/^
} ; Y7 K2@257
k7L4~W
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R~|(]#com
下面就可以修改holder的operator=了 ${}9/(x/^
J, +/<Y!
template < typename T > ~O!E &~
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const dWe%6s;
{ g!r)yzK
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); J83C]2~7
} rW_cLdh]#
VVpJ +
同时也要修改assignment的operator() VR A+p?7-
A/fM30
template < typename T2 > Pj_DI)^
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } f^F"e'1
现在代码看起来就很一致了。 !R#PJH/TM
sIl&\g<b
六. 问题2:链式操作 tA'5ufj*:
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .I $+
E
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。 lz1cLl
m
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。 }W[=O:p
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。 h|ib*%P_
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1jAuW~
2R^Eea
template < typename T > 2+pXtP@O
struct result_1 Fpwhyls
{ Z!jJ93A"
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ke]'RfO\
} ; qPJSVo
%K06owV(S)
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: 3H4T*&9;n
>IA1 \?(
template < typename T > cWo__EE
struct ref Y?zo")
{ u6IM~kk>5
typedef T & reference; a40>_;}:x
} ; sJl>evw
template < typename T > Z:V<