一. 什么是Lambda \Vme\Ke*v)
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ymm]+v5S.]
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, 0J+WCm`
CcUF)$kz
8gavcsVE[
GTLS0l)
class filler ^`!+7!
{ XncX2E4E
public : +.~K=.O)
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ,f^fr&6jb
} ; S*<J y(:n
+rv##Z
z]9t 5I
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: <P#BQt f
ry|a_3X(I
t*= nI $
-F?97&G$
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 4^r6RS@z
R[zN?
sl-wNIQ
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OH06{I>;
x'0_lf</#
'dWUE-
}Hb0@
b_
二. 战前分析 HWV A5E[`Y
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。 f_)#
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 w)ki<Dudg
LilK6K
d:hnb)I$*
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); MB;rxUbhe3
/* --------------------------------------------- */ y7/4u-_c
vector < int *> vp( 10 ); dDA8IW![S
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2->Lz
/* --------------------------------------------- */ a+HK
fK
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ]A }ZaXd
/* --------------------------------------------- */ >>$L
vQ
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); S!PG7hK2
/* --------------------------------------------- */ Ye]K 74M.
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); L*4"D4V
/* --------------------------------------------- */ 1qR$ Yr\
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); Qw5-/p=t
\FfqIc9;
]*P9=!x|M
OCu_v%G0
看了之后,我们可以思考一些问题: 5/Qu5/
1._1, _2是什么? 8?8V;
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。 0rL.~2)V
2._1 = 1是在做什么? Zj -#"Gm
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。 <pV8
+V)
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。 )PvnB=wy
D7nK"]HG;l
C-A?
mIC
三. 动工 +%j27~R>D
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /RJ]MQ\*O
g^H,EaPl
v {r %/*
@gbW:
template < typename T > d)V8FX,t
class assignment 4v/MZ:%C`
{ D'u7"^=
T value; ~C^:SND7
public : vu@.;-2E%
assignment( const T & v) : value(v) {} f6K.F
template < typename T2 > UFT JobU
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } [/q
Bvuun
} ; xi{r-D8Z
;8XRs?xyd
nK03x YA
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {e|.AD
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $%cHplQz5
aL[6}U0 (}
?Xvy0/s5
9vyf9QE;
class holder LA_{[VWYp>
{ q\?p' i
public : xE;O =mI
template < typename T > j24 3oD
assignment < T > operator = ( const T & t) const OFtf)cGE
{ U!-Nx9
return assignment < T > (t); 7^#f)Vp
} Z5(9=8hB/
} ; tnnGM,"ol
;6``t+]q
l+ >eb
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: 11"r FZ
@I-gs(
static holder _1; So!=uYX
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5C1EdQ4S0
%gO/mj3*
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 0D 2I)E72o
而不用手动写一个函数对象。 cQhr{W,Un
G`n
$A/9Q
MuOKauYa
HdxP:s.T
四. 问题分析 9}9VZ r?
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}a4AGAp
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。 jG7PT66>;
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1b1Ab
zN
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f/O6~I&g
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rWL;pM<
o5a=>|?p>
五. 问题1:一致性 <7Pp98si,u
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?| ~>(~2083*;
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )pHlWi|h
V2}\]x'1
struct holder j~{cT/5Y_
{ w1"+HJd
// 1V1I[CxlX
template < typename T > IyHbl_P ^
T & operator ()( const T & r) const '+_>PBOc
{ 4{kH;~
z$
return (T & )r; )
FR7t
} uRko[W(
} ; PX|@D_%Y=
?yS1|CF%&y
这样的话assignment也必须相应改动: wUCxa>h'
klJ21j0Bb2
template < typename Left, typename Right > HCN/|z1Xq
class assignment ffmtTJFC5
{ *
HKu%g
Left l; =p'+kS+
Right r; vO1; ;
public : FoK2h!_
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WChP,hw
template < typename T2 > 4`#Q
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 7v%c.
} ; *[]E5U
DD$>3`
同时,holder的operator=也需要改动: OtqFI!ns
Y'|,vG
template < typename T > EB*sd S
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const f zo'9
{ JaY"Wfc
return assignment < holder, T > ( * this , t); *(Dmd$|0|
} .}!.4J%q2
/J#(8p
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。 #; ?3kuq(
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Lg7A[\c
~
b4_0XmL
return l(rhs) = r; U0_^6zd_
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。 3
39q%j$
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z lr!
tON>wmN
template < typename Tp > X@`a_XAfd
class constant_t H\S)a FY[
{ LQR2T5S/Q,
const Tp t; 5X!-Hj
public : uatUo
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZUQ
_u
template < typename T > C[^V\?3ly:
const Tp & operator ()( const T & r) const h+g\tYWGP
{
*V6|
FU
return t; EG>?>K_D
} ?mg@z q8
} ; f4f2xe7\Q
G>V6{g2Q
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {.:$F3T
下面就可以修改holder的operator=了 /d3Jd.l!
aas.-NT
template < typename T > .Fn|Okn^gr
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const KMRPleF
{ y"q
aa
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); Ha@;Sz<R
} @gI1:-chB
`$T$483/
同时也要修改assignment的operator() PE%$g\#?
V"4Z9Qg}
template < typename T2 > Vx_33";S\
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } ,S-h~x
现在代码看起来就很一致了。 @RoZd?
&N7ji
六. 问题2:链式操作 X$Vi=f vt
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I_J&>}V'
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ote,`h
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 (GSP3KKo*G
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 UD.bb
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Jxe+LG
iEvQ4S6tD
template < typename T > 1-_r\sb
struct result_1 eM5?fE&!&
{ sl]<A[jR
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cSb;a\el$
} ; )%7P?^>
"%-Vrb=:Y
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: 6CY&pbR
`S
{&gl