一. 什么是Lambda [6O04"6K
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )X7e$<SU*
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, 4S'[\ZJO
E3y6c)<
U?^OD
lco~X DI
class filler -&@]M>r@
{ $+7 ci~gs
public : *U
M!(
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} YdK_.t0Mu
} ; T0;u+$
p Z"o@';!
p=2zS.
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: =D{B}=D\IM
Dh2#$[/@1
HC?0Lj
P= e4lF.
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); /CH(!\bQ
hiAxh
Y
oL#xDG
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]+mjOks~
r)Or\HL
WPtMds4
DTPay1]6
二. 战前分析 )Ea8{m!
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \WcB9
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
[ne"
T
4b]_
#7Qm
#hpIyy%n
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); d`85P+Qen|
/* --------------------------------------------- */ |P>|D+I0
vector < int *> vp( 10 ); XjxPIdX_H
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #$FY+`
/* --------------------------------------------- */ n"iNKR>nW
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); "@4ghot t
/* --------------------------------------------- */ :VJV 5f{
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); b"Zq0M0l
/* --------------------------------------------- */ {H+?z<BF<
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); J,RDTXqn
/* --------------------------------------------- */ 3&$Nd
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); #VO.%H}i
!5&%\NSv
i =-8@
WK*S4c
看了之后,我们可以思考一些问题: R+d<
fe
1._1, _2是什么? 3B;}j/h2
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 3I]Fdp)'
2._1 = 1是在做什么? 7RD$=?o O'
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。 RE 9nU%!
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。 MA$Xv`6I\
fSjs?zd`
T(JuL<PB
三. 动工 $6#
lTYN~
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5Q|sta!
Q{[@`bZB
vu<#wW*9
_|X7
n~
template < typename T > n08;
<
class assignment ;Xyte
{ Q70bEHLA
T value; |:N>8%@6c
public : *
MEe,4
assignment( const T & v) : value(v) {} e{0L%%2K
template < typename T2 > Ew]<jF|.#
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } c yP,[?N
} ; H'Ln
P>@n#
PS$k >_=t
z{|LQt6q
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >ukQ, CE~
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )km7tA
0a
(8G$(MK
/=TH08
XMw.wQ'?
class holder '#W_boN
{ W^k,Pmopy
public : >fH*XP>(
template < typename T > vr 4O8#
assignment < T > operator = ( const T & t) const 0cFn{q'u
{ N
xFUO0O3
return assignment < T > (t); @(>XOj?+
} @o&Ytd;i
} ; ?Wa<AFXQ
2d 8=h6
6{.J:S9n
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !R6ApB4ZI
3$_*N(e
static holder _1; 7}%H2$Do
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ybE[B}pOeZ
bAiJn<
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); s"coQ!e1.
而不用手动写一个函数对象。 Bc<n2 C0
TF\sP8>V
4mJFvDZV`
|1Hc&
四. 问题分析 0%
+'
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。 8_a3'o%5
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。 !y. $J<
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \I:.<2i
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 aMJ;bQD
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {cR=N~_EO
Rh<N);Sl7
五. 问题1:一致性 +c) TDH
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %i"}x/CD[
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 EnJ!mr
=EpJZt
struct holder _mk5^u/u
{ 1TZPef^y
// 7"cv|6y|
template < typename T > \|t{e8}
T & operator ()( const T & r) const f4"4ZVcr
{ o @KW/RN"
return (T & )r; LuS+_|]x
} k ZxW"2
} ; iSiDSeW8
rwgsXS8W6
这样的话assignment也必须相应改动: J +q|$K6
YeyGN
template < typename Left, typename Right > lhO2'#]i
class assignment Pl78fs"L@
{ ]?&FOzN5$P
Left l; g5Td("&n
Right r; /:p8I6;
public :
RJ}#)cT
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wkBL=a
template < typename T2 > 3?`"
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ?WHy0x20
} ; =~ jAoOC@
<2<87PU
同时,holder的operator=也需要改动: P1V1as
;#/0b{XFj
template < typename T > S
GM!#K
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const IzUo0D*@
{ &{z<kmc$6
return assignment < holder, T > ( * this , t); P^i.La,
} <
kP+eD
d#>y }H9
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 *7RvHHf
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CT*,<l-D
3ZojE ux`
return l(rhs) = r; <kbyZXV@K
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 KOSQQf
o
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }l;Lxb2`
~pz FZ7n4
template < typename Tp > tsv$ r$Se
class constant_t u|fXP)>.
{ ]db@RbaH
const Tp t; 5<+KR.W
public : K5k?H
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h{_*oBa
template < typename T > %e_"CS
const Tp & operator ()( const T & r) const Qf@iU%G
{ f$F*3
return t; j *3}1L4P
} sbS~N*{E
} ; Ns=AjhLc z
ZnfNQl[
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +iA=y=;blH
下面就可以修改holder的operator=了 NXU`wnVJ
; Lql_1
template < typename T > *e/K:k
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const T3 pdx~66
{ BX< dSK
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); AGq>=avv
} 9wh2f7k
]'h; {;ug
同时也要修改assignment的operator() XG 0v
RU&_j*U
template < typename T2 > _Qd,VE
8u
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } o6L9UdT
现在代码看起来就很一致了。 >/^#Drwb!i
2UadV_s+s
六. 问题2:链式操作 S$[k Q|Am
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rU2iy"L
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 kWW w<cA
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 F
L=,YP
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6`\ya@
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Cifd21v4
I%lE;'x
template < typename T > M1!pQC_9
struct result_1 \Fb| {6+
{ Qe$k3!
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jH*)%n5,\
} ; Q8qz*v]{
=Ho"N`Qy
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: lMifpK
h(' )"
template < typename T > t"AzI8O
struct ref }!s!;BOx
{ ycr"Y|
typedef T & reference; Wa'sZ#
} ; Q-eCHr)
template < typename T > %2l7Hmp4H
struct ref < T &> uT_!'l$fr
{ JPx7EEkZR4
typedef T & reference; ;#k-)m%
} ; q/gB<p9
(@sp/:`6
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R,_d1^|*w
>e&