一. 什么是Lambda O'5(L9,
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]>`Q"g~0
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, qe\j$Cjy
Wxp^*._q3I
VMtR4! :q
t/q\Ne\\,
class filler ]A'e+RD4k
{ nre8 F
public : Grw_SVa^
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ;GE0iSC
} ; &|9?B!,`
1` 9/[2z
8qBw;A)
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: "pHQ
rtUdL,Hx
G-}
zkax
QR^pu.k@
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); y8,es$
kuUH2:L
][0HJG{{g
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [!aHP?-
)ns;S
o.j;dsZ
(S(=W G
二. 战前分析 Vxk0oIk`
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。 R?]>8o,
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 *W i(%
3btciR!N]
lz # inC|
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); [i&tE.7
/* --------------------------------------------- */ lUWjm%|
vector < int *> vp( 10 ); Q>z0?%B
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k"L_0HK
/* --------------------------------------------- */ SZyPl9.b
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); b\;QR?16R
/* --------------------------------------------- */ d5u,x.R
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); U;{VL!
/* --------------------------------------------- */ I:Z38xz -[
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); XvdK;
/* --------------------------------------------- */ g=Qj9Z
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); '9RHwKu&s
ozGK
-$
VT0I1KQx.
?DpMR/
看了之后,我们可以思考一些问题: OO\UF6MCU
1._1, _2是什么? 6%fU}si,
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。 'MC)%N,
2._1 = 1是在做什么? ,',fO?Qv'
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。 q 2=^l
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。 oR3$A :!P=
`#9ZP
UkeW2l`:
三. 动工 >Axe7<l
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i>0bI^H
XSZW9/I-(|
242lR0#aY
Y.&z $+
template < typename T > J)o~FC]b*
class assignment uRUysLIw
{ Q OdvzVy<
T value; w+ _'BU1#
public : rKR<R(=!=
assignment( const T & v) : value(v) {} 2M|jWy _
template < typename T2 > Lx(Y=
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } >\VZ9bP<
} ; ,"*[T\u
qt3\*U7x
3
vE;s"/
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m~X:KwK4
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \N;s@j W
TrHBbyqk
PRf2@0ZV
hp[8.Z$7
class holder Aja'`Mu
{ =k0l>)
public : +fKLCzj
template < typename T > ==|//:: \
assignment < T > operator = ( const T & t) const JqFFI:Q5a
{ Z/a]oR@
return assignment < T > (t); ,wnF]K2D0
} i\,#Z!
} ; 3B;B#0g50
|ss_<
QvqX3FU
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;i Ud3'*
T#h`BtET[
static holder _1; 6h;$^3x$
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UG1^G07s
u*PN1E
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); n {^D_S
而不用手动写一个函数对象。 ;2&(]1X
$'kIo*cZ
E#ti
m-ZVl j
四. 问题分析 }X}fX#[
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。 ?;}2Z)
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|76,2u
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =X>?Y,
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B \[ P/AC
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "z7.i{
<!4'?K -N
五. 问题1:一致性 T;.#=h
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?| 4.R
>mN[
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &~uzu{
z`{Ld9W
struct holder n802!d+Tn
{ ].`i`.T
// }0qgvw
template < typename T > $FCLo8/=
T & operator ()( const T & r) const Jfo#IRC
{ 6Pd;I,k
return (T & )r; Hz+edMUL
} o^5xCK:Oi2
} ; lts{<AU~
H?^Poe(=(
这样的话assignment也必须相应改动: aq[kKS`
NcFHvK
template < typename Left, typename Right > -pyTzC$HO
class assignment Y+j|T`d
{ }!5"EL(L80
Left l; E}4R[6YD
Right r; ; v>2z!M
public : =][[TH
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dN;C-XF3s
template < typename T2 > lYD-U8
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } mI?AI7DqK
} ; yv]/A<gP+
_ jF,
k>F
同时,holder的operator=也需要改动: jD'\\jAUdm
|*jnJWH4:
template < typename T > m03;'Nj'7#
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Lk=f^qJ
]
{ 8^^Xr
return assignment < holder, T > ( * this , t); M)(
5S1ndq
} oB#KR1
>%7
)Q&:$]
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 bp;b;f>
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G-9]z[\#
E0Ig/
j
return l(rhs) = r; S0,p:Wey
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 7;0^r#:87#
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ebp18_a|
8v5cQ5Lc
template < typename Tp > ##EMJi
class constant_t vRYfB{~
{ *Xn{{
const Tp t; *oKc4S+
public : j[
kg9z
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pa4zSl
template < typename T > Ihw^g<X
const Tp & operator ()( const T & r) const Yfs60f
{ t1wNOoRa
return t; S:+SZq
} }p]8'($
} ; DO8@/W(
`
QI.{M$,m~
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OpW4@le_r
下面就可以修改holder的operator=了 9)];l?l
)zf&`T
template < typename T > h/mmV:v
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const pa`"f&JO
{ ( Y'q%$
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); `XE8[XY
} V80g+)|
:Bz*vH
同时也要修改assignment的operator() ~K&ko8
S[n;u-U
template < typename T2 > ;r B2Q H]
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } U4w^eWzP
现在代码看起来就很一致了。 wG ua"@IE
xi
%u)p
六. 问题2:链式操作 ~C\R!DN,
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,Hlbl}.ls
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。 m+?$cyA>v
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [z5pqd-
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 x9hkE!{8
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
ocotO
5RrzRAxq
template < typename T > [u`v'*0d
struct result_1 \L($;8`\
{ ?h2!Z{[0b
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kn:X^mDXC/
} ; "eA4JL\%)
d%1j4JE{
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: rF'_YYpr>
AvfSR p
template < typename T > +fBbW::R^
struct ref Y`eU WCD
{ (J
I4ibP
typedef T & reference; 2f2Vy:&O_
} ; \fj*.[,
template < typename T > A NR?An
struct ref < T &> |08b=aR6ro
{ airg[dK
typedef T & reference; p6VS<L
} ; Zi<Y?Vm/,O
P-[6'mw`
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ha>Hb`
j*B,b4
template < typename T > gY9HEfB
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const &FH