一. 什么是Lambda *p p1U>,
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Yw4c`MyL
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, J3g>#N]='(
}G_ i+
-N~*h
w=y!|F
class filler NZmmO )p4
{ .}%$l.#a
public : 'd(OFE-hn
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} KhYGiVA
} ; 1KAA(W;nq
GAEz
:n
vNHMe{,u
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: _~fO8_vr
+u:8#!X$RD
'l)@MXbGL
I
Yj\t?,0
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); (Sv 7^}j
t&eY+3y,T
zH}u9IR3`
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \^w=T*
+7^{T:^ht
.0r5=
Y?R;Y:u3Z
二. 战前分析 p;U[cGHC
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。 ycIT=AFYqd
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 @| qnD
Y)?4OB=n
0q>f x
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 0A/GWSmF
/* --------------------------------------------- */ >pT92VN
vector < int *> vp( 10 ); ` L6H2:pf
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uFW4A
/* --------------------------------------------- */ n +`( R]Q
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); Vt*Duh+4
/* --------------------------------------------- */ t? yMuK
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); >dn[oS,
/* --------------------------------------------- */ lT DF5.aE
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); I^ppEgYSY
/* --------------------------------------------- */ yIh>j.P
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); MuO7_*q'n
(<=qW_iW
lD _
u
gU0}.b
看了之后,我们可以思考一些问题: p%G4Js.
1._1, _2是什么? ;XZ5r|V}
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。 DbH{;
Fb
2._1 = 1是在做什么? u3dh MnUn
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。 AW!|xA6'`:
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。 L_=J(H|
^4`q%_vm
e(6g|h
三. 动工 vFV->/u
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !c\s)&U7B
&:nWZ!D
Hvnak{5
#B&D
template < typename T > 72@8M
class assignment {uDL"~^\
{ JwRdr8q
T value; 0@.$(Aqo(
public : ph<Z/wlz
assignment( const T & v) : value(v) {} na?jCq9C
template < typename T2 > Gg{@]9
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 4;7<)&#h
} ; _+T;4U'p
*;1 G+Q#
#Jq@p_T"
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 hUxpz:U*
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment cSnm \f
k9w<0h3
jgs kK
]j}zN2[A
class holder &YmOXKf7
{ fc+P`r
public : gOx4qxy/m|
template < typename T > 4&R\6!*s
assignment < T > operator = ( const T & t) const POtDge
{ Z=L' [6
return assignment < T > (t); /e!/
} UFyGp>/06
} ; R5H
UgI
v}M, M&?
'.#KkvE##
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?MPM@9
;KbnaUAS8
static holder _1; X6N^<Z$
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4O[5,
k(3s^B
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); uY5f mM9
而不用手动写一个函数对象。 AA^3P?iD
QtW5;A-h
'i%Azzv
13}=;4O
四. 问题分析 wpb6F '
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。 ePrbG4xv
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。 #:"\6s
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \I/l6H>o3
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
i/y+kL
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H]mY 6D51"
eOZA2
五. 问题1:一致性 \$yI'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?| WvAl!^{`
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 23U9+
BYhPOg[
struct holder 6(ju!pE`
{ /7h}_zs6
// n'ZlIh
template < typename T > tZk@ RX
T & operator ()( const T & r) const (=)+as"u9*
{ O8[dPmW
return (T & )r; Oa$ew'
} IgLP=mqcWK
} ; b0rC\^x
A:cc @ku
这样的话assignment也必须相应改动: z
}R-J/xr2
IgptiZ7~!
template < typename Left, typename Right > cJ&l86/l1
class assignment *[.+|v;A
{ ceH7Rq:4W
Left l; +S<2d.&~
Right r; H-1@z$p
public : s%H5Qa+Uh
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *NFy%ktu
template < typename T2 > vJtQ&,zG
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } YxGIv8O]
} ; !MTm4Ls
AZI%KM[
同时,holder的operator=也需要改动: G"O%u|7
$QNfy.6Tn
template < typename T > }]=b%CPJh+
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const f|m.v
+7k
{ Jn'q'+
return assignment < holder, T > ( * this , t); FnvN 4h{S
} \%mR*J+
RgRyo
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 e@L+z
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -x:Wp*,
f2uog$Hk
return l(rhs) = r; v9x $`
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。 `5O<U~'d
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [B+o4+K3
G\*`EM4
template < typename Tp > _@F4s
class constant_t / (W{`
{ !CPv{c`|qg
const Tp t; l.;y`cs
public : Nr:%oD_G*
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i._d^lR\t
template < typename T > K)_0ej~C
const Tp & operator ()( const T & r) const =y0!-y
{ lBD{)Va
return t; y!blp>V6
} CW*6 -q
} ; T~ /Bf
j<8_SD =,
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <saS2.4
下面就可以修改holder的operator=了 )#xd]~<
dm8veKW'l
template < typename T > : b $
M
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const ;yBq'_e3
{ Y 0$m~}j
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); wD22@uM#]
} 9} eIidw K
q>]v~
同时也要修改assignment的operator() ` *$^rQS
;=_<\2
template < typename T2 > C]A*B
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } N]KqSpPh
现在代码看起来就很一致了。 Q]{DhDz?+
7yeZ+lD
六. 问题2:链式操作 PM[6U#
现在让我们来看看如何处理链式操作。 e7]IEBbX2O
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。 S8.nM}x
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。 qW?^_
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;*tw i
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct azj<aaH
v@Otp
template < typename T > qW;nWfkYC
struct result_1 XL EA|#
{ o~mY,7@a
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0t/ S_Q
} ; 0:v7X)St
P:ys--$"
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ds5<4SLj
v*FCE 1HI
template < typename T > SDA
+XnmH
struct ref }gag?yQ.^
{
Y($"i<rN
typedef T & reference; OWtN=Gk
} ; XfViLBY(
>
template < typename T > C
[=/40D
struct ref < T &> `9zP{p
{ ~uzu*7U
typedef T & reference; "O9uz$
} ; xV}|G
WVJN6YNd V
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \<