一. 什么是Lambda ^VOFkUp)
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T\q:
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, A`71L V%
fN&@y$
a5caryZ"z
r'8qZJgm
class filler gamE^Ee
{ TophV}@B`
public : >cJix
1
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} u.;l=tzz
} ; VkFMr8@|
4K5
4(
$p8J
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: *+(rQ";x
MroN=%|t
~[<C6{
#zRHYZc'T|
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); Wz%H?m:g#
galzk $D
jI Entk
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G>=Fdt7Oc
/g$G
G9
L>L IN 1A
r3qKT
二. 战前分析 PzOnS
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。 ;6:9 EEd
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 MX? *jYl
?8N^jjG
o%7-<\qS
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Jr5dw=B gw
/* --------------------------------------------- */ DSQ2|{
vector < int *> vp( 10 ); 9TX2h0U?
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +-C.E
/* --------------------------------------------- */ <2N{oK.
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); R:4@a ':H
/* --------------------------------------------- */ 'i',M+0>jC
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); <?s@-mpgN
/* --------------------------------------------- */ |sd G<+
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); oqAO@<dL!
/* --------------------------------------------- */ aVCPaYe^
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); _3(rwD
!c`&L_ "!
}`kiULC'=
C~egF=w
看了之后,我们可以思考一些问题: ? X6M8`
1._1, _2是什么? fLnwA|n=
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。 O}>@G
2._1 = 1是在做什么? /poGhB1k
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。 |.VSw
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。 4GbfA
.u
LaO8)lqR
a*-9n-U@[k
三. 动工 _V4O#;%?
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,Kl:4 Tv
<rtKPlb//
U0t|i'Hx
d(|q&b:
template < typename T > q8_(P&
class assignment q>Di|5<y
{ 3m= _a
T value; 1Y87_o'd
public : r1}^\C
assignment( const T & v) : value(v) {} "MU-&**
template < typename T2 > <l(n)|H1P
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 0N^+d,Xt.
} ; ltfKqY-
jYi,oE
C7ug\_,s
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Vm|KL3}NRv
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G<M0KU(
|Fe[RGi+8
>ei~:z]R
>MJ#|vO
class holder G &xtL
{ eT+i&
public : +N=HI1^54R
template < typename T > pJx7S sW
assignment < T > operator = ( const T & t) const 2HtsSS#0Q
{ OKAU*}_
return assignment < T > (t); 9j|v
D
} dzEi^*
(8
} ; K(i}?9WD
tPQ|znB|
h~7#$i
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: pd:7K'yaw
kV+^1@"
static holder _1; Wk\(jaL%
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 lhHH|~t0
M#;
ks9
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); GQ;0KIN
而不用手动写一个函数对象。 n1J u=C
xRe`Duy:
#m,H1YH
M
T/\RViG3
四. 问题分析 y QClq{A
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>}ml\R
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。 "aOs#4N
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RqgN<&g?
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U xBd14-R_
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b%0p<*:a/
2uOYuM[7gH
五. 问题1:一致性 sSZ)C|Q
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?| gYD1A\
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `wXK&R<`
H}$7c`;q
struct holder =}0Uw4ub(u
{ _;BwP
// 1(-!TJ{
template < typename T > pASX-rb
T & operator ()( const T & r) const !gve]>M
{ &cL1 EQ(
return (T & )r; lG)wa
} \P*_zd@%
} ; QkBw59L7
E
+_n@t"
这样的话assignment也必须相应改动: Jqj!k*=/
H:@hCO[a
template < typename Left, typename Right > >E>yA d
class assignment HEBeJ2w
{ 1Z)Et,
Left l; 8cG?p
Right r; @j^R+F
public : #B;P4n3
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c,4~zN8Ou
template < typename T2 > ,B[j{sE
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } tw_o?9
} ; moM?aYm
6;Z-Y>\c
同时,holder的operator=也需要改动: +4s]#{mP
$Z:O&sD{
template < typename T > 2)n`Bd
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const $D1ha CL
{ itg_+%^R
return assignment < holder, T > ( * this , t); j(=w4Sd_W
} 5tYo! f
(-gomn
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。 _#u\ar)
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f' ?/P~[
{V6&((E8
return l(rhs) = r; #7i*Diqf9
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。 )i~AXBt}
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iApq!u,
fOV_ >]u
template < typename Tp > lI<jYd
0fZ
class constant_t GGp.u@\r
{ @@AL@.*
const Tp t; w}ji]V}
public : Zz0bd473k?
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &BRk<iwV
template < typename T > L[x`i'0B
const Tp & operator ()( const T & r) const 9MMCWMV
{ G&ck98
return t; 0
0N[
:%
} .xN<<+|_v'
} ; AJ\&>6GZ(b
F\ B/q
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =rA?,74
下面就可以修改holder的operator=了 4!IuTPmr
./#YUIC
template < typename T >
h[W`P%xZ
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const AELj"=RA
{ %L=e%E=m
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); *'>_XX
} xDo0bR(
ev4[4T-(@
同时也要修改assignment的operator() P_(8+)ud-
q&25,zWD
template < typename T2 > F\m^slsu7=
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } z`wIb
现在代码看起来就很一致了。 Zw]"p63eMa
<tD,Uu{P
六. 问题2:链式操作 O] @E8<?^
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j'D%eQI,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。 WXy8<?s
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。 ~*HQPp?v
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。 0P$1=oK
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8A#,*@V[
~CNB3r5R
template < typename T > @G4Z
struct result_1 |Xt.[1
{ Tn&