一. 什么是Lambda ?DKwKt
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F<A[S"
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, c~iAjq+c
+umVl
by0M(h
$${9 %qPzb
class filler =9#cf-?
{ R(N5K4J
public : t5jZ8&M5]
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} fkK42*U@r
} ; 84u%_4/
P+[\9Gg
8iwqy0<
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: tJ!s/|u(
NU$?BiB?R
UqaV9
8!u8ZvbFG
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); a 9f%p
}o MY
y(0";\V
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IJV1=/NJW
'"14(BvW
5t~p99#?
[DO UIR9
二. 战前分析 E]j2%}6Z%
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \dw*yZ^
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 QIZbAnn_
D "9Hv3
gl~>MasV&
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); mu}T,+9\
/* --------------------------------------------- */ t^-yK;`?q:
vector < int *> vp( 10 ); JVeb$_0k
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ju.B!)uS#
/* --------------------------------------------- */ {P@OV1
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); COk;z.Kn
/* --------------------------------------------- */ 1Ydym2
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 6`Af2Y_
/* --------------------------------------------- */ [<p7'n3x
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); DKxzk~sOM
/* --------------------------------------------- */ O+Q t8,
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ts3BmfR?
j=~c(
B
3G)Wmmh"a
aL%amL6CX
看了之后,我们可以思考一些问题: Y>i?nC%*
1._1, _2是什么? dwAFJhgh
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。 KM;'MlO
2._1 = 1是在做什么? P(#by{s
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。 7Ta",S@m
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。 8rx"D`{|
3>t^Xu~
ME%W,B.|"s
三. 动工 jk'.Gz
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (( D*kd"
T,eP&IN
,3tcti~sZ
A$]&j5nh|
template < typename T > \$]
V#@F
class assignment ,Bg)p_B
{ qFD#D_O6
T value; UBy<
vwnU
public : PtT=HvP!k
assignment( const T & v) : value(v) {} g1s\6%g
template < typename T2 > N-4k
9l1
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } * vMNv
} ; b7_uT`<
ToWtltCD
$<(FZb=
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y}pCBw
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q(\U'|%J
8NRc+@f|m
7jL3mI;n%;
3j
iSvrfI
class holder ]d|:&h
{ ;P#c!
public : xbv
template < typename T > l].Gz`L
assignment < T > operator = ( const T & t) const M{ mdh\
{ QXcSDJ
return assignment < T > (t); u'BuZF
} s;'jn_,0
} ; |_^A$Hv
cnR.J
~;*SW[4
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: SXW8p>1Jw
<[eE5X(
static holder _1; oS/cS)N20
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 v0yaFP#kG
@rO4BTi>O
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); N BUSr}8|
而不用手动写一个函数对象。 _*I@ J/
Uczb"k5
_*SA_.0
Gw/imXL
四. 问题分析 m.}Yn,
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。 5g{F-
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。 :bhpYEUMx
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Rt[zZv
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t'@qb~sf
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dDAIfe2y
VQQtxHTC3
五. 问题1:一致性 $]Vvu{
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?| ^" EsBt
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KAucSd`
jJxV)AIY
struct holder pS3TD"p
{ 8U5L|Ny.q
// \[Dxg`;4
template < typename T > IU8/B+hM~
T & operator ()( const T & r) const $H9+>Z0(
{ >Bj+!)96q
return (T & )r; _djr>C=H"
} oTPPYi[r
} ; FOFZ/q
/NH9$u.g
这样的话assignment也必须相应改动: f<`is+"
$
{iV]Xt
template < typename Left, typename Right > 4|9c+^%^
class assignment S|{'.XG
{
B~o;,}
Left l; e*7nq~ B5
Right r; lAxbF
public : 0
s-IW
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r
pv`%
template < typename T2 > kXmnLxhS/
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } hf/6VlZ
} ; ~qG`~/7
G/2| *H
同时,holder的operator=也需要改动: i,{'}B
_\9|acFT2O
template < typename T > >>**n9\q
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const f#s
/Ycp+
{ 3 9|4)1e
return assignment < holder, T > ( * this , t); -\b$5oa(
} )jh4HMvmC
&:i|;^^2
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 "gcHcboU5$
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W3XVr&
aIrQ=}
return l(rhs) = r; vgc#IEx@
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。 B>hC8^.S|w
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8Rgvb3u
(o!v,=# 6{
template < typename Tp > ],lrT0_cT
class constant_t =
h
_>OA
{ bOt6q/f
const Tp t; 1<y|,
public : .o(XnY)cgJ
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C6=P(%y
template < typename T > _Ra$"j
const Tp & operator ()( const T & r) const Hl,.6>F?
{ H8V${&!ho
return t; yEnurq%J
} lzQmD/i*
} ; . C g2Y
1keH 1[
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JF%eC}[d
下面就可以修改holder的operator=了 I.[2-~yf
D;pfogK @
template < typename T > gy
Jx>i
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 5AvbKT
{ YceX)
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); :N \j@yJK
} U#I8Rd I,
/B$9B
同时也要修改assignment的operator() 2;Ij~~
2VrO8q(
template < typename T2 > 7q>Y)*V
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } Xndgs}zz
现在代码看起来就很一致了。 mVg$z
_I$\O5
六. 问题2:链式操作 ^
|k7g
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k3[%pS
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8X6F6RK6,1
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 wUGSM"~
|
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 mgIB8D+6
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <5R`E(
rOt`5_2f
template < typename T > C%$:Oq
struct result_1 VJK?"mX
{ :^c' P<HM
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }@kD&2
} ; |i)7jG<
N$8do?
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: $\S;f"IM.
.AIlv^:|U
template < typename T > 5pF4{Jd1
struct ref O]"3o,/]G
{ (;f7/2~`
typedef T & reference; :ET05MFs\#
} ; cR/-FR
template < typename T > Pc+8CuN?
struct ref < T &> mVJW"*}8
{
1o&]=(
typedef T & reference; IFrq\H0
} ; f`zH#{u
Q.3oDq
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q&zEa0^rG6
^6tcB* #A
template < typename T > l98.Hb7
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4eZ
{ &