一. 什么是Lambda v|!u]!JM
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 / //
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, 0bG[pp$[
Dno]N
\a#{Y/j3
)b%t4~7
class filler ^T?zR7r
{ KT5amct
public : _xKIp>A
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 7+N0$0w%r
} ; lu_kir~
2 m"2>gX
;mT|0&o>#
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *B4?(&0
'E\/H17
.Us)YVbk
^sF/-/ {?U
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); {l
E\y9
0W_olnZ
q8m{zSr
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WGmXq.
(vR9vOpJ
8v<802
)WBp.j /#
二. 战前分析 c)*,">$#
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。 ojc m%yd
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 g~7x+cu0
Arr(rM
?|i
C-7{8L
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); qjBF]3%t%
/* --------------------------------------------- */ ?l> <?i
vector < int *> vp( 10 ); Vn=K5nm
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?[Sac]h
ys
/* --------------------------------------------- */ 0~a9gBG
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); 1Yk!R9.
/* --------------------------------------------- */ {6I)6}w!k
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); r,43 gg
/* --------------------------------------------- */ >='y+68
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 0?$jC-@k:
/* --------------------------------------------- */ /` ;rlH*
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); gLDO|ADni
]>9[}'u
.4[\%r\i
ngt?9i;N
看了之后,我们可以思考一些问题: '?Jz8iu-
1._1, _2是什么? Z|#G+$"QV
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。 MJ\^i4
2._1 = 1是在做什么? euMJ c
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。 #Dz. 58A
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。 4)Bk:K
1zc aI^e#
$etw'c0
三. 动工 Y9}ga4
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $~ >/_<~
1!S*z^LGl
;f!}vo<;
(y^svXU}a
template < typename T > JBI> D1`"
class assignment ^XgBkC~
{ gcA,u)z}R
T value; "d; T1
public : 9Ai3p
assignment( const T & v) : value(v) {} CcJ%;.V,T
template < typename T2 > r`\6+ Ntb.
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } d)WGI
RUx
} ; Ajm
W^,(we
)p`zN=t
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t"$#KP<
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ysH'X95
Z#t}yC%^d
&SW~4 {n:
6n?0MMtR
class holder 8x`EUJ
{ Ods~tM
public : c }7gHud
template < typename T > YXLZ2-%ohZ
assignment < T > operator = ( const T & t) const Vv&GyqoO]
{
Pb}Iiq=
return assignment < T > (t); 0K(&EpVE
} MP|$+yuR~
} ; s?Z{LWZ@
p_B5fm7#6W
XY,!vLjL
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _[pbfua
Ew )1O9f
static holder _1; *5KDu$'(e
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Rd;^ fBx
xyrlR;Sk
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); SUb:0GUa
而不用手动写一个函数对象。 ,Ma%"cWVC
NtG^t}V
-PCFOm"
#G]g
四. 问题分析 O%1uBc
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。 T(=Z0M
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。 V`4/oM`
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Gm[XnUR7V
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?s@=DDB\u
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G.:QA}FE'
+F92_a4
五. 问题1:一致性 n
>@Qx$-
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Ys>Z=Eky
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7n[0)XR>
@Yw>s9X
struct holder x"P@[T
{ qK)T#sh
// g!;a5p6
template < typename T > zwJ\F '
T & operator ()( const T & r) const he|.Ow
{ }2''}-Nc
return (T & )r; 0V+v)\4FE
} tfdb9#&?
} ; r-AD*h@QZ
y[';@t7CC
这样的话assignment也必须相应改动: .1:B\R((
e3k58
template < typename Left, typename Right > r8Z.}<j
class assignment CsJ&,(s(
{ EvptGM
Left l; :j`4nXm
Right r; kA/yL]m^S
public : :{ Lihe~\
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^g=j`f[T
template < typename T2 > I`nC\%g
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } >W6?!ue_
} ; r8>Qs RnU%
fuT Bh6w&
同时,holder的operator=也需要改动: -
WQ)rz
zym6b@+jN
template < typename T > m>f8RBp]'
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 0|| 5r#
{ 32p9(HQ
return assignment < holder, T > ( * this , t); ,rX|_4n*
} ;+*/YTkC+P
<q`|,mc
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 GsoD^mjY
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K}vYE7n:
4t 0p!IxG
return l(rhs) = r; M9.FtQhK/
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]VaMulb4
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lv#L+}T
?(Xy 2%v
template < typename Tp > 3b/J
class constant_t SNC)cq+{
{ L\q-Z..
const Tp t; F{E`MK~f_
public : j9R+;u/!
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 24k;.o
template < typename T > Bo;{ QoB
const Tp & operator ()( const T & r) const 3F$N@K~s
{ \F14]`i
return t; -d[Gy-
J
} 13A~."b
} ; jd.w7.8
v,Z?pYYo
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x b!&'cw
下面就可以修改holder的operator=了 s=Xg6 D
Ap> H-/C
template < typename T > Q"K`~QF"
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 1sq1{|NW~
{ y>c Yw!
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); "(iQ-g Mm
} /}k?Tg/
bZ}T;!U?I
同时也要修改assignment的operator() w3M F62:
}Vfc;2
template < typename T2 > +&.39q!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } jP.dQj^j&
现在代码看起来就很一致了。 =3=8oF x8
C_&ZQlgQ
六. 问题2:链式操作 tlgg~MViS
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^*F'[!. p
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。 71Y3.1+
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。 _
Gkb[H&RZ
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。 ;Q<2Y#
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct v!#koqd1y.
D2f~*!vEnA
template < typename T > bp'\nso/
struct result_1 QwLSL<.
{
|P-kyY34
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cA~bH 6
} ; l - ~PX
MAD t$_
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: S_;m+Ytg
6%MM)Vj+u
template < typename T > \q"vC1,9
struct ref SqVh\Nn
{ [j?<&