一. 什么是Lambda h]&
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 unn2I|XH
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, 06AgY0\
Ij4q &i"
?y>ji1
0g:q%P0
class filler PV~D;
{ d38o*+JCf
public : Xv!Gg6v6
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} w>X@
,
} ; Z9M$*Zp
L{jx'[C
.gC.T`/m
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: MCibYvc[
Rf`_q7fm
YL|)`m0-^5
g!_#$az3
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); ["&{^
EQ^]W-gN
B`R@%US
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sk9Ejaf6>
:X}SuM?c
5%9Uh'y#
.up[wt gN
二. 战前分析 p: z][I
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。 1o\2\B=k{
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 0|-}>>qb\
U`3?bhzua
`.JW_F)1
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); .?3roQ
/* --------------------------------------------- */ {9Qc\Ij
vector < int *> vp( 10 ); yc]_ ?S>9
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (Q||5
/* --------------------------------------------- */ <7ANXHuSW
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); z6M5'$\y
/* --------------------------------------------- */ A3 TR'BFw-
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); :kI[Pf!z
/* --------------------------------------------- */ JE:LA+ (
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); xzY/$?
/* --------------------------------------------- */ Ygg+=@].@
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); rN#9p+t$
7^rT-f07
KQ9w>!N[
,V]FAIJ
看了之后,我们可以思考一些问题: BR@gJ(2
1._1, _2是什么? rr`_\ut
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。 !X"nN9k
2._1 = 1是在做什么? K($+ILZ
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 2<0".5+I
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^|h_[>
[m< jM[w{
?6vGE~MuR
三. 动工 @fo(#i&
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~a7@O^q4
wDiq~!
G~&q
yP-$@Ry
template < typename T > j1Sjw6}GCH
class assignment %T<c8w}dP
{ P&c O2
T value; P%[{ 'u
public : <|WXFjn
assignment( const T & v) : value(v) {} OL#i!ia.
template < typename T2 > o"N\l{ #s
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } [ot+EA
} ; 5``usn/&Kj
IA=\c
(i<\n`h1K
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :%fnJg(
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5P);t9O6
0yUn~'+(Sp
|U~\;m@
A}uWy^w
class holder 33"!K>wC
{ =jG."o
public : =':SOO7
template < typename T > HXB&
6
assignment < T > operator = ( const T & t) const >IKIe
{ dHn,;Vv^6
return assignment < T > (t); }mk z_P(Z
} m$'ZiS5
} ; )\izL]=!t
wX@g>(
g`=Z%{z%
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: @7?L+.r$9
9$R}GK
static holder _1; ukee.:{
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &X}i%etp^2
w[;5]z
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); j;&su=p"
而不用手动写一个函数对象。 o7fJ@3B/
a7fn{VU8
_GL:4
j@jUuYuDgl
四. 问题分析 /o nZ14
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。 p}a0z?
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。 ";w"dfC^
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Zx%6pZ(.
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K!|J/W
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `mDCX
rIAbr5CG
五. 问题1:一致性 k :`yxxYIh
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?| /G!M\teeF
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j:'8yFi_
m}sh(W5\
struct holder F+m;y
{ Q;eY]l8
// 78t:ge
eX
template < typename T > !,JV<(7k
T & operator ()( const T & r) const ' )KuLVE}S
{ wp>L}!
return (T & )r; 9 wP,Z"
} !4(QeV-=
} ; nm]m!.$d
jF0>wm
这样的话assignment也必须相应改动: \MB$ Cwc
UKp^TW1^
template < typename Left, typename Right > kJ.0|l0
class assignment :r}C&3
{ k83S.*9Mx
Left l; =&roL7ps
Right r; yUEvva
public : Gm-V/[29R
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aBWA hn
template < typename T2 > N%!{n7`N:
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } F $1f8U8
} ; |H>;a@2d
Y |9
同时,holder的operator=也需要改动: D4$2'h
W}@IUCRs
template < typename T > N."x@mV
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const heQyz|o
{ x.Tulo0/
return assignment < holder, T > ( * this , t); Lwn
} aATNeAR
6o4Y]C2W{1
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 H
h35cj
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CZog?O}<
J;'H],w}f
return l(rhs) = r; y%O^Zm1
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Q hdG(`PY~
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /h8100
d .%2QkL
template < typename Tp > ik1asj1
class constant_t T"1=/r$Ft
{ 8*Ty`G&v
const Tp t; 3!{Tw6A8(
public : '}IGV`c
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} o2[$XONTl
template < typename T > HuR774f[
const Tp & operator ()( const T & r) const mZO-^ct4
{ gegM&Xo
return t; uh`5:V
} d"L(eI}G
} ; L/In~'*-
c\/-*OYr<
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g)=$zXWhP
下面就可以修改holder的operator=了 ;"Aj80
,:2Z6~z{
template < typename T > Y% JE})
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const vKWi?}1
{ ay|jq"a
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
"a9j2+9
} V^4v`}Wgx
3Gr"YG{,
同时也要修改assignment的operator() yYSmmgrX0
!#~KSO}zW2
template < typename T2 > %@)R
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } QAt]sat
现在代码看起来就很一致了。 X)6 G :cD
o.w/?
六. 问题2:链式操作 ID`Ot{ y
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $_;rqTk]g
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 l1|*(%p?X
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 rk4KAX_[
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bq)1'beW
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QlV(D<
~k-'
template < typename T > e$P^},0/
struct result_1 AZE%fOG<i
{ 2O@ON/
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $GU s\
} ; aMGh$\Pg
,/GFD[SQ
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: );AtFP0Y
Jk`Jv;
template < typename T > /Dd x[P5p=
struct ref j^8HTa0Cy|
{ H_3WxfO
typedef T & reference; CQ<