一. 什么是Lambda cqd}.D
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 k]"DsN$
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, br3r!Vuz/-
fVvB8[(;~
bCfw,V{sce
]yAOKmS
class filler ,v@C=4'm
{ P9yg
public : n=iL6Yu(
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} =zsA@UM0
} ; EK 8r V
k1_"}B5
N+nv#]{
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: VRQD
hVGK%HCz&
@9AK!I8f
]1)#Y
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); )RCva3Ul
=6O<1<[y
zd0[f3~
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 38zG[c|X
/w/um>>K.
GNX`~%3KYc
-qs
R,H
二. 战前分析 L "[>tY
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。 3uy^o
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 Qz4n%|
{oVoN>gp
@Wl2E.)K;
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); =N^j:t
/* --------------------------------------------- */ U
UYx-x
vector < int *> vp( 10 ); /cC4K\M
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H[J5A2b
/* --------------------------------------------- */ ., =\/ C<
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); c2~oPUj
/* --------------------------------------------- */ .|c=]_{
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); [,TK"
/* --------------------------------------------- */ o?`^
UG-
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); "QLp%B,A
/* --------------------------------------------- */ q]rqFP0C
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); LB\+*P6QM
q Oyo+hu
neBcS[
qBF}-N_
看了之后,我们可以思考一些问题: hOM#j
1._1, _2是什么? L
IN$Y
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \F8:6-
2._1 = 1是在做什么? q c DJ
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 fl+dL#]
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9R3YUW}s
2*pNIc
*}RV)0mif
三. 动工 COFCa&m9c
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b~Un=-@5a
qk_YFR?R
XFi!=|F
#4Ltw,b^
template < typename T > M-zqD8D
class assignment P.W@5:sD
{ Lt2<3DB
T value; 3FsX3K,_X
public : F-GrQd:O=
assignment( const T & v) : value(v) {} %'&_Po\
template < typename T2 > 1qE*M7_:E>
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } \:Z8"~G
} ; ~yu\vqN
V7)<MY
Q7pjF`wu
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 V*%Lc9<d
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r68d\N`.
%mNd9 ]<
XLj|y#h
#<81`%
class holder LPS]TG\
{ 2|JtRE+
public : OR<%h/ \f
template < typename T > .9$
7
+
assignment < T > operator = ( const T & t) const "W@>lf?"
{ rtT*2k*
return assignment < T > (t); +?ilTU
} c^8csQ fG
} ; {O5(O oDa
c;doxNd6
R=<uf:ca
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: G~{#%i
SGUZ'}
static holder _1; '"]QAj?N
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -m_H]<lWZ
8^5@J)R8
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); m:]60koz]o
而不用手动写一个函数对象。 dw3H9(-lp
`s~[q
HC>MCwx=r
P$Fq62;}r4
四. 问题分析 7"p%c`*;
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 [_1K1i"m
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 IaYaIEL-
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fT0+inRG
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cjc1iciZ
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;{Tf:j'g
mu@IcIb>
五. 问题1:一致性 AR6hfdDDT
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| JqP~2,T
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W+ v#m>G
{ v#wU
struct holder ]_mcJ/6:
{ ^$~&e :{
// >L,Pw1Y0W[
template < typename T > VdF<#(X+
T & operator ()( const T & r) const *4O9W8Qz
{ yBnUz"
return (T & )r; ^wMZG'/
} x2Dg92
} ; 0jMS!"k
zTW)SX_O
这样的话assignment也必须相应改动: wG",Obja
f_;6uCCO
template < typename Left, typename Right > &m{vLw
class assignment _)-y&
{ 3?uah'D5
Left l; W7?f_E\>W
Right r; I2e@_[
1
public : Km!~zG7<
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NzG] nsw
template < typename T2 > \KkAU 6
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } i1DJ0xC]
} ; A ?ij
\ 3FOI
同时,holder的operator=也需要改动: D |9ItxYu
u8b^DB#+W
template < typename T > Bw4 _hlm
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const V@`A:Nc_>
{ Z
lR2
return assignment < holder, T > ( * this , t); CNrK]+>
} z~\Y*\f^Y3
5v5K}hx
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。 'FwNQz zt
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uM@ve(8\
x|U[|i,;
return l(rhs) = r; r"=6s/q7
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。 ;Ff5ooL{
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fe+2U|y
7R=A]@
template < typename Tp > ?f4jqF~Fh
class constant_t qExmf%q:q
{ dobqYd4`
const Tp t; M:cW/&ZJ
public : m
4V0e~]
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VTs
,Ln!,U
template < typename T > Usf7
AS=
const Tp & operator ()( const T & r) const w/Y6m.i1
{ @{o3NR_
return t; =6< Am
} t[HA86X
} ; %C~LKs5oH
#uCE0}N@
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 R d>PE=u
下面就可以修改holder的operator=了 V^qkHm e
a:}&v^v
template < typename T > OuV
f<@a
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const d>}R3T
{ Q}kXxud
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ;*q
} O`D,> =[
TY*uK
同时也要修改assignment的operator() @Xl/<S&
V8+8?5'l
template < typename T2 > "t:9jU
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } Ob
m%\h
现在代码看起来就很一致了。 Y(Q!OeC
OpxJiu=W
六. 问题2:链式操作 hVdPO
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yvt
:/X
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。 Pef$-3aP>E
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。 prCr"y` M
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。 <v[UYvZvY
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ncsk~=[
q+?>shqsZ
template < typename T > :Kx6|83
struct result_1 >Z!H9]f(
{ ];hK5
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [zc8f
} ; V
jZx{1kCR
jR@J1IR<
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: i YBp"+#2
CT#u+]T
template < typename T > P=PVOt@
b
struct ref VY_<c 98v
{ 82A[[^`
typedef T & reference; RZ GD5`n
} ; $x|4cW2
template < typename T > CvB)+>oa
struct ref < T &> YCS8qEP&
{ dXewS_7
typedef T & reference; .|x"'3#
} ; >w)A~ F<
L__J(6,V2
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Yb=Z`)
.jvRUD8A7
template < typename T > m5\/7 VC
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x&