一. 什么是Lambda N
{
oVz],
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IVSC7SBiT
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, :gwmk9LZ
oa"Bpi9i
I &iyj99n
$oQOOa@;i)
class filler -@w,tbc$
{ :V+rC]0
public : #2_FM!e
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} u5}:[4N%I
} ; ]ouoRlb/
N+c|0
q%;cu1^"M
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: q][kD2
n&;JW6VQS
G=17]>U
[l5jPL}6
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); ~q566k!Ll!
:
Z<\R0
PDD2ouv4
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `S|F\mI~
$GRw k>N
~wW]ntZm
2Cp4aTGv#
二. 战前分析 3pWav
1"
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8m
iJQIq
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^;PjO|mD
Z
f<bB= 9J
cwzkA,e@
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); n>.@@
/* --------------------------------------------- */ 7Fo^:"
vector < int *> vp( 10 ); j.Uy>ol
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]}g\te
/* --------------------------------------------- */ ,V9qiu=m
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); uZn_*_J!
/* --------------------------------------------- */ X2Ak
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); Fw&ImRMk
/* --------------------------------------------- */ PdO"e
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); qA7,txQ:
/* --------------------------------------------- */ [IOI&`?D
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); y{mt *VA4
e x Z/
&qXobJRM
=H;n$ -P
看了之后,我们可以思考一些问题: ]"V_`i7Z
1._1, _2是什么? cN&Ebn
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。 G>vK$W$f N
2._1 = 1是在做什么? E6~VHQa2?
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。 }~@/r5Zl
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。 Lf%3-P
n^[a}DX0
a%`Yz"<lQ
三. 动工 ^x O](,H
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y[7prjd
H[KX xNYZ_
yy{YduI
fphCQO^#vW
template < typename T > xW)
class assignment 3<XuJ1V&
{ "7%jv[
T value; BT[|f[1
public : PzKTEYJL
assignment( const T & v) : value(v) {} u|IS7>Sm
template < typename T2 > Jt]RU+TB
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } ZskX!{
} ; xwD` R*
B`eK_'7t
UeFJ5n'x:
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &l2xh~L
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Fya*[)HBo
A;rk4)lij
Rf4K Rhi
c9 EtUv~
class holder _$$.5?4
{ }w4OCN\1
public : F,S)P`?
template < typename T > Y(6evo&IR
assignment < T > operator = ( const T & t) const Wx-0Ip'9
{ mF@7;dpr
return assignment < T > (t); hA 5p'a+K
} _(J#RH
} ; Y({
R\W|
%(
7##f_
9oc_*V0<
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: If'2
m_
L3\#ufytb
static holder _1; LI.WcI3uS
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <Mvniz
k^ZP~.G
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); W6>t!1oO+
而不用手动写一个函数对象。 .:&`PaMt
ep"{{S5g
9+9g (6
yOz6a :r
四. 问题分析 '8)kFR^9
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。 &X:;B'
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。 =M-=94
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F&!vtlV)
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]CLM'$
下面我们可以对这几个问题进行分析。 toGd;2rl
?0:]%t18
五. 问题1:一致性 u_NLgM7*
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?| &=)O:Jfa
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q
n-f&R
e
bpt/q[
struct holder C)j/!+nh
{ I\_2=mL
// $i+@vbU6
template < typename T > %2dzx[s
T & operator ()( const T & r) const ( gg )?
{ ;8PO}{rD
return (T & )r; giu{,gS0?M
} ,&@GxiU
} ; ?l%4
P5
4F.,Y3
这样的话assignment也必须相应改动: `l'T/F\
#b*4v&<
template < typename Left, typename Right > jC[_uG
class assignment Q(-&}cY
{ 8>WA5:]v
Left l; 5QK%BiDlr
Right r; yfV]f
LZ
public : V/H+9+B7Im
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2F*>&n&Db7
template < typename T2 > zx<PX
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
^cw9Yjh6
} ; v|~=rvXFC
<o|fH~?X
同时,holder的operator=也需要改动: c6 &k?Puy
<vWP_yy
template < typename T > rK'Lvt@w
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const b||usv[or
{ J:W+'x`@
return assignment < holder, T > ( * this , t); n[e C
} .*YF{!R`h
)B
$Q
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。 QWa@?BO2p
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P\K#q%8
DgcS@N
return l(rhs) = r; G7CkP
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。 !0hyp |F:>
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \E,2VM@6
?=4oxPe
template < typename Tp > y'`7zJ
class constant_t .9e5@@VR
{ !;8Y?c-D
const Tp t; qdZ ^D
public : eY#^vB
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} wipl5O@L
template < typename T > X<IW5*
const Tp & operator ()( const T & r) const oS$7k3s
fj
{ 40MKf/9
return t; %XN;S29d5W
} ]QR]#[Tn'
} ; QAx9W%
vdn)+fZ;
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hd'fWFWN
下面就可以修改holder的operator=了
*~
I HVU
sXEIC#rq
template < typename T > OEl;R7aOB&
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 2?%4|@*H?
{ jj2=|)w$3
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); kOo Vqu
} T8\@CV!
8hS^8
同时也要修改assignment的operator() J \|~k2~
KRlJKd{
template < typename T2 > X7OU=+g
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
y
_ap T<P
现在代码看起来就很一致了。 lHM}
E$5
{sB-"NR`K
六. 问题2:链式操作 FJH>P\+
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \EU3i;BNT%
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 N KgEs
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 kM4z
%
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 e@VJ-s
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct X=-= z5
2~/`L=L
template < typename T > XdDQ$'*X
struct result_1 <%3fJt-Ie
{ CC!`fX6z>h
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Dti-*LB1
} ; PTe$dPB
MkFWZ9c3
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: 3HXeBW
V<|N}8{Z2a
template < typename T > ZiY2N*,VO
struct ref 7Z:3xb&>
{ 9\?&u_ U"
typedef T & reference; p*jU)@a0
} ; $]#8D>E&