一. 什么是Lambda \|t0~sRwh
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i+Dgw
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, #dt2'V- ,
b?NeSiswn
oMe]dK
)l}wjKfgO
class filler O*v+<|0!l
{ M!l5,ycF
public : D ` X6'PP
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 8} k,!R[J
} ; Kzu9Qm-+z^
pi}H.iF
5mNXWg7#]
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: sZB6zTX
J
HXHPz4
=eoxT
N6[^62
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); .rm7Sd4K
Umt ia~x=&
LD~'^+W
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }gi'%e
5;
[|k$ v
]+dl=SmF
t
g*[%Jf^
二. 战前分析 \>`$x:
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Av>j+O ;
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (NC>[
e:D"_B
9y*!W
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 2vN(z%p
/* --------------------------------------------- */ I{I
[N
&N
vector < int *> vp( 10 ); J-<B*ot+lX
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B[B<U~I}
/* --------------------------------------------- */ \=V[ba:q
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
cgeS)C7
/* --------------------------------------------- */ mRY6[*u
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); uW9M&"C~
/* --------------------------------------------- */ 4Z9 3g{
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); mVAm ^JK
/* --------------------------------------------- */ J\$l3i/I
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); R<HZC;x
[5*-V^m2
UjOhaj "h
|I5?5 J\
看了之后,我们可以思考一些问题: s)8M? |[`I
1._1, _2是什么? %,cFX[D/)
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 A<5`[<x$
2._1 = 1是在做什么? WbWW=(N'd
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。 MxEAs}MDv
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。 J_E(^+
f}Tr$r
KBqaI((
三. 动工 *b{lL5
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )V/lRR&
?67I|@^
DjzBG*f/
\g1@A"
template < typename T > -b0'Q
class assignment "HfU,$[
{ L{A-0Ffh
T value; uEGPgYY (
public : GR[>mkW!M
assignment( const T & v) : value(v) {} ^MHn2Cv/~
template < typename T2 > *Yu\YjLPG
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } -yQ\3wli`
} ; ^r_lj$:+$
LA`VqJ
[ky6E*dV`
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {3(.c, q@
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u<shhb-
h4\ 6h
'(X[
w=WXy
b\;u9C2y'
class holder 3|+f si)x
{ H..ZvGu
public : ,Zf!KQw
template < typename T > J-\?,4mcP
assignment < T > operator = ( const T & t) const RL
Zf{Q>
{ lJzy)ne
return assignment < T > (t); ^%%5
} >-@ U_p
} ; CCh8? sM
Y0B1xL@
m?VRX.>
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: m_"p$m;
TBKd|D'H
static holder _1; )|x%o(n
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DGZY~(]
+'qX
sfc
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); L0mnU)Q}C
而不用手动写一个函数对象。 sK%Hx`
_`Q It>R
0 {JK4]C
Kxl,]
|e>
四. 问题分析 gGX0+L@E
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _/
}6
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]AA%J@
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U\Ar*b) /T
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d[]p_oIQq
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n1>,#|#
v^c<`i;
五. 问题1:一致性 z34>,0
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8q?;Hg
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >U~|R=*
"?SOBA!vy
struct holder jfY{z=*]u
{ OOBcJC
// .K@x4
/1
template < typename T > q#(/*AoU
T & operator ()( const T & r) const HD:%Yv
{ |N$?_<H
return (T & )r; Y
<Znv%M
} crNjI`%tw
} ; _MdZDhtm
W>0"CUp
这样的话assignment也必须相应改动: =`1m-
-N7xO)
template < typename Left, typename Right > k?HrD" k"
class assignment }PFt
{ mUt,Z^ l`
Left l; t*a*v;iz
Right r; t{X?PF\>o
public : .'S^&M/$
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Aa`MK$29F
template < typename T2 > T")i+v
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } pYfV~Q^3
} ; r9]
rN
#A3v]'7B
同时,holder的operator=也需要改动: ~n/Aq*
TmYP_5g:
template < typename T > Cfr<D3&,]
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const JEsLF{
{ ; wbUk5Tf/
return assignment < holder, T > ( * this , t); =a9etF%B
} ~#x:z^U
NuD[-;N]
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 "brRME3
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 fK'.wX9
f]ue#O
return l(rhs) = r; _V& !4Zd9:
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Ns2,hQFc
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m4"N+_j
3ximNQ}S
template < typename Tp > U=kx`j>
class constant_t x7.QL?qR.
{ Z cm<Fw
const Tp t; \L ]
public : CZyz;Jtk
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n5v'
template < typename T > lMC{SfdH
const Tp & operator ()( const T & r) const cq,v1Y<
{ 382*
return t; 2$
|]Vj*Zs
} 3I"NI.>*
} ; *K(k Kph
+}^|dkc
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W|25t)cJ8h
下面就可以修改holder的operator=了 ^sifEgG *d
Qz@IK:B}
template < typename T > oTCzY Y
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const `/O`OrZ1K
{ 6Wpxp\
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); WR/o
@$/
} T-|9o|~z
gB>imr#e&
同时也要修改assignment的operator() sno`=+|U]
~)q g
template < typename T2 > \ ]
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 4M}|/?<Br
现在代码看起来就很一致了。 +VCo$o
r{\BbUnf)
六. 问题2:链式操作 uf)W-Er6~
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y=AsgJ
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。 NunV8atn:
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。 :n'yQ#[rn
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。 0#oBXu
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sM9FE{,mx
L[?nST18%
template < typename T > H8@8MFz\
struct result_1 "z^(dF|
{ q,B3ru.?d
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; e>l,(ql
} ; i:o}!RZ>
ZFS7{:
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: U4>O\sU
5@P%iBA4(3
template < typename T > "h=6Q+Ze
struct ref d^F|lc ]8
{ J["H[T*
typedef T & reference; ^GMJ~[]
} ; gmh5
%2M
template < typename T > KRYcCn
struct ref < T &> fb\DiKsW
{ EgTFwEj
typedef T & reference; ep+
} ; (1 CJw:
?Z q_9T7
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: w*50ZS;N
i S%
template < typename T > OJAx:&