一. 什么是Lambda @M OaXe
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lUaJC'~p
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, YV _ 7 .+A
`T+w5ONn
KYZ#.f@
=]5f\f6
class filler aZ|?i
}
{ mr2Mu
public : Go!{@xx>
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ie11syhV"
} ; <@# g2b
eh%{BXW[p
Ud Vf/PGx
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: t`'jr=e,~
mlCBstt{
FW5v
1s=
Fg 8lX9L
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); z(8G=C
b\KbF/T
-Bl^TT
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0WfnX>(C7R
98)C
7N'
K@JaN/OM
AAs&P+;
二. 战前分析 $.t>* Bq
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 .heU
Ir,
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }zS5o
[OE
8MI8~
9pPLOXr ,
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); !yVY[
/* --------------------------------------------- */ G@`ZDn
vector < int *> vp( 10 ); Xtfs)"
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .j &#
/* --------------------------------------------- */ 4;W{#jk
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); w[\rS`J
/* --------------------------------------------- */ t1 U+7nM
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); P[-do
/* --------------------------------------------- */ V@T(%6<|
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); F~qZIggD
/* --------------------------------------------- */ 122s7A
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); e8T"d%f?
yci} #,nb
Ef?hkq7X<
tk*-Cx?_
看了之后,我们可以思考一些问题: |0oaEd^*}
1._1, _2是什么? ^e <E/j{~
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +&S6se4
2._1 = 1是在做什么? V2`Ud[
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 5-$D<}Z
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。 }% q-9
v*qbzW`
4oH ,_sr
三. 动工 D*[Jrq,
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9M3"'^ {$
#T2J +
&^DVSVqs^
GF8wKx#J
template < typename T > c AO:fb7
class assignment hmd3W`8D
{
U-4F
T value; <$zhNu~
public : k_,&
Q?GtU
assignment( const T & v) : value(v) {} YS){N=g&'
template < typename T2 > ;5.&TQT
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } .,p=e$x]
} ; S}
OO)
V`#2jDz
;h+~xxu=X
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L;$>SLl,
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment eh<mJL%T
dH;2OWM
[8IO0lul+
@-Ql6k
class holder 5!fYTo|G>
{ OVDuF&0
public : rG6G~|mS
template < typename T > <A8>To<
assignment < T > operator = ( const T & t) const -ycYQ~R
{ o}114X4q;
return assignment < T > (t); QJ4$) Fr(
} l;@+=uVDHm
} ; HrvyI)4{
@QVg5
#8"oqqYi
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: gh?[x.U
\8QOZjy
static holder _1; Dk^AnMx%_
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %eg +.
n]'
r3
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); hFv{?v
而不用手动写一个函数对象。 -i2rcH
}#H,oy;Dz
8R3{YJ6@T
Fb]+h)on
四. 问题分析 77O$^fG2
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 7\2I>W
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^_Hf}8H7]
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U _5`
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gPMfn:a-8
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D/."0 #q
%T]^,y$n
五. 问题1:一致性 ;(/go\m
tB
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?| "Bf8mEmp
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1$vG Q
)xV37]
struct holder FHr)xqo=~
{ W34xrm
// zx}+Q B0
template < typename T > z:#]P0
T & operator ()( const T & r) const HD=F2p
{ W7!gD
return (T & )r; ct3i^,i
} JfN5#+_i
} ; O0qG
6a
c{/R?<
这样的话assignment也必须相应改动: "?3=FBp&
?CQE6ch
template < typename Left, typename Right > U~:H>
class assignment 9BtGzI\
{ M[mYG _{J
Left l; _
l`F}v
Right r; )sm9%|.&
public : C{J5:ak
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PF`uwx@zH
template < typename T2 > -iDs:J4Iq
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } (WT\HR
} ; 8IlUbj
2O=$[b3
同时,holder的operator=也需要改动: SF:98#pg
}) -V,\
template < typename T > ZwMVFC-d
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const =Q_1Mr4O
{ gFTU9k<
return assignment < holder, T > ( * this , t); `nyz,
} 0(y*EJA$
FSQB{9,H
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。 y$R8J:5f
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MeBTc&S<
_R\FB|_
return l(rhs) = r; arm_SyL0
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 E D>7
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [}4zqY{
:g|.x
template < typename Tp > A5Jadz~
class constant_t W8 g13oAu"
{ u;t<rEC2
const Tp t; 4~Cf_`X}]
public : j-1V,V=
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} { }/
template < typename T > F7=9> ,
const Tp & operator ()( const T & r) const jo"nK,r
{ \;0pjxq=
return t; 7-B|B{]
} 66?`7j X
} ; .vKgiIC:
/1LN\Eu
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lD$s, hp
下面就可以修改holder的operator=了 la{?&75]
9\!&c<i=
template < typename T > 2*D2jw
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const WDY\Fj
{ *I?-A(e
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); bnfeZR1m_
} w]MI3_|'r(
h:pgN,W}
同时也要修改assignment的operator() 9q?knMt
@~2k5pa
template < typename T2 > 15 {^waR6
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } b$Hbo;_
现在代码看起来就很一致了。 *m"@*O'
<T7@,_T
六. 问题2:链式操作 "#wAGlH6>
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -!+i
^r
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Q3ZGN1aX<
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vhOh3
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 A&1EOQ=N
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,'c%S|]U7
D7pQWlN\
template < typename T > ]Yt3@ug_f
struct result_1 _\4r~=`HQ
{ }%w;@[@L
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; hRuiuGC
} ; }%wP^6G*x\
'(r?($s
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: \|X
1
Pq~#SxA~
template < typename T > * g+v*q X
struct ref WuVsW3@
{
}kAE
typedef T & reference; L'
_%zO
} ; t#M[w|5?
template < typename T > J-=fy^S5
struct ref < T &> 7y&