一. 什么是Lambda _m'ysCjA
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >L>+2z
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@du2ICUc
3N4.$#>#9@
([k7hUP
3LK%1+)4
class filler N6/T#UVns
{ 8jnz}aBd
public : !1:@8q
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} w]!0<
} ; R}{GwbF_\
0i@:KYP
^Kq|ID
AP
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: @.9I3E-=
);JJ2Jlkd
bLS&H[fK
Pl
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); oY3>UZ5\
|f' 8p8J
sdr.u
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #Z9L_gDp
Ap<J'?~y
HeIS;gfUY
Cvn$]bt/s
二. 战前分析 2p< Aj!
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。 ?2`$3[ET-
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l)|lTOjb
O%JSViPw
ElR)Gd_ 8
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); BQNp$]5s
/* --------------------------------------------- */ .Ff_s
vector < int *> vp( 10 ); F)ci9- b@
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dgc&[
/* --------------------------------------------- */ tOg=zXm
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ;}4k{{K
/* --------------------------------------------- */ J$[Q?8
ka
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); a$}6:E
/* --------------------------------------------- */ V
SAafux
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); -Ktwo_V*
/* --------------------------------------------- */ r+\/G{+=}
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); nVOqn\m-
>oY^Gx
*cNk>y
p24.bLr
看了之后,我们可以思考一些问题: A,<@m2
1._1, _2是什么? -!R
l(if
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。 n;OHH{E{
2._1 = 1是在做什么? 0k1MKzi Q
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。 'NjSu64W
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。 !: |nI77|
5
,ZRP'oI
g:i*O^c@
三. 动工 t)(v4^T
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3o0IjZ=[>
1t2cY;vJ
:,YLx9i>
%ck`0JZAP
template < typename T > wAz,vq=x
class assignment k?-S`o%Q
{ 4
T value; 0w}{(P;
public : VjTAN=
assignment( const T & v) : value(v) {} M?hFCt3Y
template < typename T2 > v=Mz I#0L
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 5f3!NeI
} ; ca}S{"
C->[$HcRa
uXNp!tY
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4K #^dJnC
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .~,^u
V=9Bto00
9OZ>y0)K~
)$F6
class holder 1gAc,s2
{ gTD%4V
public : my=~"bw4
template < typename T > @`2ozi~lO
assignment < T > operator = ( const T & t) const P.1Qc)m4
{ %w@ig~vD'
return assignment < T > (t); :|fl?{E
} b)y<.pS\
} ; |{!Ns +'
oHRbAE^
WiwwCKjSa
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: i*b4uHna
SmvwhX
static holder _1; '%$-]~
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %9.bu|`KK
h%|9]5(=
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 4Xr"d@2(
而不用手动写一个函数对象。 KZ
@l/s
nu(eLUU
E =
^-Z
LVWxd}0
四. 问题分析 qG*_w
RF
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 +E `063
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3XBp6`
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q.uR<C6)v
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #Z#_!o
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?({Pc F/
%Ln?dF+
五. 问题1:一致性 d`<#}-nh
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2/UI>@By
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P@-R5GK
Mof)2Hbd:
struct holder 9EjjkJ%)q
{ HMFl/%z
// YU*46 hA1B
template < typename T > }$w4SpR
T & operator ()( const T & r) const dUUPhk0
{ [v~Uy$d\
return (T & )r; ` 3vN R"
} WJBW: 2=;
} ; zww?
6Lav.x\W
这样的话assignment也必须相应改动: lxr@[VQ
1\=pPys)
template < typename Left, typename Right > #r-j.f}yx
class assignment 38OIFT
{ a [0N,t
Left l; OME!W w
Right r; #a/n5c&6/
public : /0X0#+kn
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dawVE
O
template < typename T2 > LAOdH/*:
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } z2"2tFK
} ; aEV|>K=6Y'
M^0w/
同时,holder的operator=也需要改动: O[3q9*(
Cj`pw2.
template < typename T > 1"*Nb5s
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const )^V5*#69D
{ ,dGFX]P
return assignment < holder, T > ( * this , t); '|h./.K
} #mi0x06
QYFN:XZ
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。 7H/!rx
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rHA/
'33Yl+h
return l(rhs) = r; KE }o
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。 !W(/Y9g#
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "E4i >g
7"h=MB_
template < typename Tp > ;D%5 nnr
class constant_t [)T$91
6I
{ :*^(OnIe
const Tp t; hVTyv"
public : P\ Pc/[
Z7
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z|oA{VxW>
template < typename T > 9;m#>a@Y
const Tp & operator ()( const T & r) const )x9nED{
{ Y2ah zB
return t; s/k
} ?eYchVq
} ; #!K~_DL
jn5=N[hd
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uL qpbn
下面就可以修改holder的operator=了 2J>A;x_?
>=]NO'?O
template < typename T > Hzk1LKsT#
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const Wb*T
{ U?+3 0{hb
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); 'Sb6
w+
} 7.F& {:@_
z[<pi:
同时也要修改assignment的operator() ;dpS@;v
#I*ht0++
template < typename T2 > 7J)a "d^e
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } b ?=
现在代码看起来就很一致了。 gFH;bZU
q%)*,I<
六. 问题2:链式操作 ;]8p:ME
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H/ B^N,oi
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 l[x`*+ON:2
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "' i [~
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,vHX>)M|
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct yA`]%U((
tjc5>T[Es8
template < typename T > 0B!mEg
struct result_1 d}^:E
{ &p(*i@Ms
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 55jY` b.
} ; gE]a*TOZk
2EI m
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: B'[3kJ '
?\/dfK:!
template < typename T > NnSI)*%'
struct ref c^q O@%s
{ VN55!l'OV
typedef T & reference; RQ$o'U9A
} ; hPCSLJ
template < typename T > #,|_d>p:
struct ref < T &> $=6kh+n@
{ EJSgTtp2
typedef T & reference; E6KBpQcd[
} ; 5{x[EXE'
+T8XX@#
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 13NS*%~7[
L-oPb)
template < typename T > bNPjefBF
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JOoLHZQ1v
{ tg%WVy2
return l(t) = r(t); f<t*#]<