一. 什么是Lambda 1p}Wj*mc
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H>CbMz1u
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, 0vv~G\yM
0nb%+],pX
TF8#I28AD
^p3GT6
class filler "W7|Xp
{ `WayR^ 9
public : ab6I*DbF
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ''nOXl
} ; h$02#(RHJ
OD8
fn
MNu0t\`p4
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: -uYxc=4Lh
:*Wq%Y=
sM-,95H
VhO%4[Jl
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); l!tR<$|
IbI0".o
GKt."[seV
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 36=aahXd\
(uC8M,I\
fu5L)P^T
q/ljH_-
二. 战前分析 -ZaeX]^&Q\
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。 @ZJL]TO
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 ?4b0\ -
-Uo11'{
FP=B/!g
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); c]^P$F8U
/* --------------------------------------------- */ .ck?JXg
vector < int *> vp( 10 ); 8c9HJ9vk
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~+Gh{,f
/* --------------------------------------------- */ WE) *~5
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); *~^63Nx!
/* --------------------------------------------- */ 0>{ ]*
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); ?h}NL5a
/* --------------------------------------------- */ i;O_B5
d
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 0i*V?
/* --------------------------------------------- */ ;C@mT;hR
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); YlrN^rO
K0gQr.J53
]X6<yzu&+l
p\&O;48=
看了之后,我们可以思考一些问题: D4L&6[W
1._1, _2是什么? Bv<g Vt
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %,@pV%2
2._1 = 1是在做什么? _*o<<C\E
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Xz^nm\
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ^^b'tP1>
7a"06Et^
PeJ#9hI~rQ
三. 动工 njs:
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dxX`\{E
]hS:0QE
m4/qxm"Dx:
Vm%G
q
template < typename T > ~F,~^r!Jtu
class assignment aKj|gwo!
{ b? );
D
T value; 7P<VtS
public : h&'|^;FM
assignment( const T & v) : value(v) {} l'"nU6B&
template < typename T2 >
>Z!!` 0{
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } P73GH
} ; qX@e+&4P0
99=~vNn
NH/A`Wm
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KfiSQ!{
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?#z$(upQ
Py; 5z
6}6Q:V|
UePkSz9EU
class holder W![K#r5T
{ Hhknjx
public : A)U"F&tvm
template < typename T > v5M4Rs&t
assignment < T > operator = ( const T & t) const h*fN]k6
{ =ANr|d
return assignment < T > (t); F!X0Wo=
} =o9s?vOJ
} ; s;vt2>;q+e
Ih.+-!w
^77W#{ Zs
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: VEgtN}
,8 4|qI
static holder _1; t(3f} ?
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2_wue49-l
e4z~
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); D>5)',D8xi
而不用手动写一个函数对象。 z 206fF
ia5%
vqeH<$WHvy
*p(_="J,
四. 问题分析 $}&a*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。 c]M+|R5
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。 cpOt?XYR~
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hL3up] pZ
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 __g?xw
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1
m'.wh|
%E_Y4Oe1
五. 问题1:一致性 UVw^t+n
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?| E*YmHJ:k
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B=cA$620
Ic0Sb7c
struct holder /GgID!8
{ <O+GXJ2
// a}@b2Wc*
template < typename T > <MS>7Fd2
T & operator ()( const T & r) const tNY;wl:wp
{ 0S5xmEzop
return (T & )r; 1?.CXqK
} O<$w-(
} ; d ~M;
0T`Qoo>u
这样的话assignment也必须相应改动: 4FaO+Eo,8
Z|_V ;*
template < typename Left, typename Right > #f#6u2nF\
class assignment 3
`_/h' ~
{ Xe);LhDC
Left l; Y~}MfRE3z
Right r; LLgw1 @-D
public : No7-fX1B
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;{I9S'
template < typename T2 > @}q, ';H7
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } g@'XmT="_
} ; }`w(sec:3
|m-N5$\IC
同时,holder的operator=也需要改动: *y4g\#o.
nuq@m0t\#
template < typename T > I2/am8!u%
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const $[X][[
{ YhH3f VM
return assignment < holder, T > ( * this , t); zbFy3-R P
} E 3'I;
Pn9".
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Vo"G@W)lZ
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "e-Y?_S7R8
.JKH=?~\
return l(rhs) = r; Tt~4'{Bc
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 JzEg`Sn^
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E{V?[HcWq
51ViJdZ
template < typename Tp >
vGi<" Sn7
class constant_t oZ2:%
{ NV./p`k
const Tp t; (A?>U_@
public : YW7w>}aW
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %f;v$rsZ
template < typename T > gOg7:VPG
const Tp & operator ()( const T & r) const ]C^ #)7
{ I;@q`Tm
return t; tpSgbGzp
} 9Buss+K?/h
} ; !PIg,
5 SQ!^1R 9
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0gqV>:
下面就可以修改holder的operator=了 sO) H#G
|}d^lQ9
template < typename T > B*G]Dr)e
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const cWQJ9.:7
{ @|(cr: (=H
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ;jgf,fbM
} B9"d7E#wHF
Sv#MlS>
同时也要修改assignment的operator() N-l`U(Z~P
;y-JR$M
template < typename T2 > J0Yb_(w
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } #bt z94/~O
现在代码看起来就很一致了。 /5E0'y,|P
V~PGmn[V
六. 问题2:链式操作 ]n4PM=hz
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;C-ds
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 }h1BAKg
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {eU>E/SQ
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 p@78Xmu?q
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct EC\@$Fg
$x }R2
template < typename T > { 5 r]G
struct result_1 /'8%=$2Kw
{ /[ m7~B]QE
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HxK'u4I
} ; qVU<jt
O\7x+^.
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: Q7u|^Gu,5
#c:@oe4v
template < typename T > =H7p&DhD