一. 什么是Lambda oVhw2pKpM
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \hq8/6=4s
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, +(/Z=4;,[
tL).f:?
B!N8 07
C )I"yeS.
class filler g9
yCd(2<5
{ b\+|g9Tm
public : AnyFg)a<
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 0 /kbxpih
} ; M84LbgGM%
M\<!m^~
UMX+h])#N
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: Mb9q<4
P0Jd6"sS"
wYxizNv,
2$Ji4`p}S
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); [@y=%\%R
g SwG=e\
8qc%{8
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $XI<s$P%(%
$%E9^F
<s2l*mc
czb%%:EJs|
二. 战前分析 XH2SEeh
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。 .J@[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 I[`2MKh
CeiU2.:U
UxvsSHi
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); <F3sQAe
/* --------------------------------------------- */ Gu}x+hG
vector < int *> vp( 10 ); nSow$6T_
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e>>G4g
/* --------------------------------------------- */
^(\Gonf<
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); __fR #D
/* --------------------------------------------- */ ygW@[^g
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); A{J 1 n
/* --------------------------------------------- */ B0
I?
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); F^NR qE
/* --------------------------------------------- */ p)^:~ll
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ,%'0e/
&0eB@8{N
cMWO_$
D{4hNO
看了之后,我们可以思考一些问题: ,1[??Y
1._1, _2是什么? Q Bw
ZfX
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@<),
2._1 = 1是在做什么? _tReZ(Vw
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。 u#M)i30j
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。 xI:
'Hk1
-n
*>zGc
mo,l`UL
三. 动工 8$v7|S6 z
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uT/B}`md
Y+
Z9IiS7
w~U`+2a3
$vLV<
y07
template < typename T > W#L"5pRg
class assignment 9xQ8` 7
{ --twkD
T value; :2pBv#\"qk
public : $uw+^(ut
assignment( const T & v) : value(v) {} SO<m(o)G2
template < typename T2 > '=
<`@
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } Jo3(bl%u
} ;
mrC+J*
H 1D;:n
@sHw+to|p)
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -?nT mzRc
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vNt>ESPB
K)`:v|d
|NU0tct^
R5eB,FN
class holder p RwGv
{ K` ,d$
public : &@HNz6KO
template < typename T > fHd!/%iG
assignment < T > operator = ( const T & t) const ),]2`w&k
{ f4k5R
return assignment < T > (t); ~BvY8\@B
} MpA;cw]cI/
} ; "b>KUzuYT
+qUkMx
l}0V+
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: 2]} Uov
QG|GXp_q`
static holder _1; F[CT l3X
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w2d]96*kQe
Yxd{&47
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); aw/7Z`
而不用手动写一个函数对象。 )4~sQ^}
.ts0LDk0f
(~Uel1~@
AzW7tp;t=
四. 问题分析 rMHQzQ0%
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。 8pPC 9ew\=
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。 gr>o
E#7
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 l#b|@4:I
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (9}eF)+O
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9$+^"ilk
\-
=^]]b=
五. 问题1:一致性 S\9t4Ki_'
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zr.+'
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q#99iiG1
X
45x~8f
struct holder U|J$?aFDr
{ Kx- s0cw
// %o@['9U[j
template < typename T > a|QE *s.
T & operator ()( const T & r) const [0u.}c;(
{ x}?DkFuxb
return (T & )r; )'[x)q
} ]<kupaRQ
} ; QqiJun_m
_8Nw D_"
这样的话assignment也必须相应改动: kmlG3hOR,
P+dA~2k
template < typename Left, typename Right > /l,+oG%\
class assignment fvcW'T}r
{ <NG/i i=
Left l; d4Co^A&
Right r; gA~20LSt
public : R_1)mPQ^P
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O^9CV*]!n
template < typename T2 > K8HIuQ!=
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
lWx
} ; 3CR@'
qG-
3 p/b
同时,holder的operator=也需要改动: I|,pE**T
Fe!D%p Qv
template < typename T > 3k#[(phk
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const |KL')&"
{ 0A;"V'i
return assignment < holder, T > ( * this , t); O:
,$%
} &v^!y=Bt
v*E(/}<v
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 z]kwRWe`j
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nX0HT
)}
t,
U)
~wi
return l(rhs) = r; v" }WP34
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 &+ KyPY+
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 00ofHZ
opsQn\4DZ?
template < typename Tp > Cye
T]y
class constant_t 9\HR60V
{ Ju!(gh
const Tp t; F{<5aLaYti
public : J/2j;,8D
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2{bhA5L
template < typename T > (Uk>?XAr
const Tp & operator ()( const T & r) const =#qZ3 Qz_
{ vT|`%~Be
return t; zuSq+pxL@
} <aJ$lseG
} ; ,LDm8
kb71q:[
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vw2`:]Q+
下面就可以修改holder的operator=了 ~#R9i^Y
k1)%.pt%
template < typename T > r9#
\13-
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const nVE9^')8V
{ S}(8f!9<
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); T*?s@$)m4
} 8)N@qUV
IOL L1ar
同时也要修改assignment的operator() T .REq4<
]1D%zKY%$Z
template < typename T2 > xl(@C*.sC1
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 5G(3vRX|1
现在代码看起来就很一致了。 }Ov
^GYnn
r> k-KdS
六. 问题2:链式操作 O~!T3APGU
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Wy4$*$
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。 VIC0}LT0R
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。 $<nCXVqL,
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。 Xd<t5{bD!
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Kv37s0|g
nOb?-rR
template < typename T > K<4Kk3
struct result_1 :`\)
P,
{ xe4Oxo
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]0c+/ \b&
} ; (@r
`$5D.b
!ErH~<f%K
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: AH#4wPxF
|l0Ea
template < typename T > [kV;[c}
struct ref U!(@q!>G
{ S?ujRp
typedef T & reference; :O-iykXyI
} ; m/B6[
template < typename T > eS+g| $cW
struct ref < T &> 6"/WZmOp
{ (#D*Pl
typedef T & reference; :#5xA?=*
S
} ; ]:(W_qEA
@L/o\pvc
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |4(~%| 8{
m2~