一. 什么是Lambda Je+z\eT!5<
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
grnlJ=
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, .QzHHW4&0
*9((b;Ju
Yyby 1
QkwBw^'_5
class filler 7\K=8G
{ 3j(GcR9
public : 7
rOziKZ"
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} <`b)56v:+
} ; X[}5hZcX
uG2Hzav
O[;>Y'zqC%
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: uJm9h(xq
a}+|2k_
vVmoV0kGt
=zt@*o{F
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 8AVM(d@
*)ZDN~z7o
-Yy,L%E]F:
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ;+`t[ go
z'JtH^^Z
frk(2C8T
$+)SW{7
二. 战前分析 @]t} bF]
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;zIAh[z
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 %<DXM`Y
vu;pILN
`\P#TBM
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); sME3s-
/* --------------------------------------------- */ lh&Q{t(+8
vector < int *> vp( 10 ); yNP
M-
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z~ VOO7|m
/* --------------------------------------------- */ 3@*J=LGhKc
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ^i2W=A'P
/* --------------------------------------------- */ tpO%)*
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); J84Q|E
/* --------------------------------------------- */ %%}U
-*b
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); %vDN{%h8
/* --------------------------------------------- */ 5\V>Sj(
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); f+j\,LJ
Tf)qd\
K 38e,O
)'KkO$^&
看了之后,我们可以思考一些问题: iVLfAN @
1._1, _2是什么? r'#5ncB
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。 &p%0cjg"Q
2._1 = 1是在做什么? HP^<2?K
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。 $rv&!/}]e
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。 &xo,49`!
#HpF\{{v
F$7>q'#
三. 动工 a_P8!pk+5
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [O>}%
7,ysixY
9^,MC&eb
j]#qq]c
template < typename T > 'z8?_{$
class assignment w
xKlBx7
{ Stq&^S\x69
T value; qR/~a
public : JwL}|o6
assignment( const T & v) : value(v) {} GSIRZJl
template < typename T2 > -/Pg[Lx7Pb
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } HKbyi~8N=
} ; $n\{6Rwb
-'r4@='6}
:3J,t//c
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V6P2W0m
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _o/LFLq
xr}3vJ7
?zGx]?1P1<
iqm]sC`
class holder @&p:J0hbp
{ S=B?bD_,c
public : FD:3;nUY7
template < typename T > GX?R# cf
assignment < T > operator = ( const T & t) const ZxLd h8v.
{ (3~h)vaJ
return assignment < T > (t); jR[VPm=
} 82l$]W 4
} ; lKWe=xY\B
\9j +ejGf
(Ild>_Tdb`
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: d$qivct
f]%:.N~1w
static holder _1; 5]pvHc
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 U{/d dCf7
Z0HfrK#oU
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); p5`iq~e9
而不用手动写一个函数对象。 LK\L}<;1V
4&%0%
,Ta k',
C{(&Yy"
四. 问题分析 pURtk-Fr2
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5My4a9
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Od_xH
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qF'lh
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 oGt,^!V1
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1T&NU
\PReQ|[ah
五. 问题1:一致性 {Tx"G9
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 'u@,,FFz[K
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 gQ90>P:
#&0G$~
struct holder JBqL0H
{ : EA-L
// <@:RS$"i
template < typename T > FQY{[QvF~
T & operator ()( const T & r) const &:Q^j:
{ )oqNQ'yZ
return (T & )r; ?APzb4f^W
} FZL"[3
} ; DO*rVs3'p[
M3q%(!2
这样的话assignment也必须相应改动: WB)pE'5
R!&9RvNw
template < typename Left, typename Right > bu0i#
class assignment Kk.a9uKI}
{ 7v'aw"~
Left l; Qa`+-Wu8
Right r; U{1%ldOJ%
public : xB5qX7*.
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} co^bS;r
template < typename T2 > `qoRnG
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 5&)T[Q X`
} ; B&fH
FyK1n
HSwC4y}
同时,holder的operator=也需要改动: L%S(z)xX3
-g n!8G1
template < typename T > 2P35#QI[)
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const |L9p. q
{ v9k\[E?
return assignment < holder, T > ( * this , t); jk(tw-B
} ?+)>JvWDz
r+TvC{
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。 aH/8&.JLi
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;Mw<{X-
%f)%FN.S
return l(rhs) = r; 79&=MTM
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。 [0bp1S~
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ._%8H
h`i*~${yg
template < typename Tp > *.us IH2
class constant_t u@]rR&h`
{ b=@H5XTZyK
const Tp t; d+45Y,|
public : ,#Pp_f<
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d+qeZGg^A
template < typename T > Xsk/U++
const Tp & operator ()( const T & r) const cT21
{ J]W?
Vvv
return t; a``/x_EZMn
} g3|k-
} ; SA{noM
Xr."C(`w
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,_K y'B
下面就可以修改holder的operator=了 :>CD;
HXm&`
template < typename T > ]qb>O:T
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const wY]ejK$0R
{ `\beQ(g
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); bblEZ%
} ]FNe&o1zX
$b U.6
同时也要修改assignment的operator() /&N\#;kK?b
GX+Gqj.
template < typename T2 > %)ri:Q q
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
eC[G4
现在代码看起来就很一致了。 ,UYe OM2Ao
h[bC#(
六. 问题2:链式操作 `#*`hH8
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "M;[c9
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。 M1z ?E@kz
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。 <<DPer2
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。 r}:Dg
fn
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %0p9\I
`*o ko[\3
template < typename T > Ip<