一. 什么是Lambda 7S}_F^
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $<}$DH_Y
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, \WxukYH
L7dd(^
o,_?^'@
n*2UnKaJ
class filler JpXlBEio%
{ hDF@'G8F
public : MF5[lK9e
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} wB.&}p9p
} ; C{U?0!^
&5yVxL:
H{Wu]C<@p
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: A~)D[CV
&litXIvT>
y*qVc E
#d6)#:uss
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); {\81i8b]
o]4*|ARPs
? m
DI# ~)
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E|iQc8gr&
F(>Np2oi6
1*\o.
16=sij%A
二. 战前分析
YtmrRDQs
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。 GPN]9
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 e|"WQ>
AE[b},-[
JRB9rSN^
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); LRL,m_gt
/* --------------------------------------------- */ }\B><E{G
vector < int *> vp( 10 ); pFOx>u2`a
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0Tx6zO
/* --------------------------------------------- */ HiZ*+T.B
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); Q'=x|K#xj
/* --------------------------------------------- */ *\
R ]NV
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); X%
t1T4
/* --------------------------------------------- */ IG2r#N|C#
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); F3On?x)
/* --------------------------------------------- */ Te"ioU?.
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); $a.JSXyxL
h9}+l
Hj^1or3R]
]Sf]J4eQ
看了之后,我们可以思考一些问题: -t!~%_WCv
1._1, _2是什么? (A9Fhun
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。 0X6YdW _2X
2._1 = 1是在做什么? zdB^S%cztS
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。 TM%|'^)
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。 OP[@k
>g1~CEMN#
q'T4w!V(V
三. 动工 >mwlsL~X
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: marQNZ
hOjk3
k
j#!IuH\]
cr7 }^s
template < typename T > _kef0K6
class assignment M?1Y,5
{ =^M/{51j
T value; L/$H"YOv
public : glO^yZ s
assignment( const T & v) : value(v) {} SW@$ci
template < typename T2 > , qMzWa
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } fK>L!=Q
} ; 9+Np4i@
Cio
1E-4
'OITI TM
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -*1d!
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f,U.7E
UXJeAE-
&*M!lxDN
"q3ZWNS'w
class holder ` Fa~
{ kMIcK4.MH
public : ,0M_Bk"
template < typename T > '$i:
2mn,
assignment < T > operator = ( const T & t) const BX`{73sw
{ D+rxT:
d
return assignment < T > (t); bQgc8/
} t%d Z-Ym
} ; 0yk]o5a++
rD*jp6Cl
cN/6SGHK
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: W=~~5jFX
;AG8C#_
static holder _1; .]8ZwAs=&
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l{*@v=b(
3#LlDC_WC
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); %z=le7
而不用手动写一个函数对象。 /CrSu
uy>q7C
5%Y3 Kwyy
{&&z-^
四. 问题分析 ?g_3 [Fk
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ; 5*&xz
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7r6.n61F
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Xr,1&"B&t
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E^B'4
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L^1NY3=$
R)c?`:iUB
五. 问题1:一致性 Amtq"<h9a
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?| wW Lj?;bx
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u+9hL4
k
R?qb6
struct holder y6g&Y.:o
{ >xN
.F/[K
// M[NV)q/)
template < typename T > j
*
%
T & operator ()( const T & r) const `}p0VmD{NE
{ 7y.kQI?3
return (T & )r; mVj9 ,q0
} * `JYC
} ; z0d.J1VW
lov!o:dJ
这样的话assignment也必须相应改动: *IB4[6
pE`})/?\*
template < typename Left, typename Right > D,k6$`
class assignment f[]dfLS"W
{ GV1pn) 4
Left l; P9R9(quI
Right r; '6DBs8>1
public :
{y)=eX9
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CT&|QH{
template < typename T2 > b!+hH Hv:
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } -M\<nx
} ; 4j-Xi
?al'F q
同时,holder的operator=也需要改动: 4VHn \
><4<yj1
template < typename T > !Mx$A$Oj>
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ?w$kue
{ T~-ycVc
return assignment < holder, T > ( * this , t); ,<.V7(|t)
} P?%s
#I:
+5)nk}
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。 xw.A #Zb\_
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (O\)_#-D
~?l |
[
return l(rhs) = r; zOJ%}
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。 )7hqJa-V
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L7l
FtX+b
]>!K3kB
template < typename Tp > }H53~@WP>
class constant_t oe^ I
{ %mW{n8W3{
const Tp t; 59LG{R2
public : Usvl}{L[
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d z|or9&
template < typename T > -uS!\
const Tp & operator ()( const T & r) const &bS,hbD t
{ <|HV. O/!
return t; 7P} W
*
} 9i:L&dN
} ; 5=-Q4d
yNPVOp*
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。
_O?`@g?i
下面就可以修改holder的operator=了 e1yt9@k,
`>o{P/HN
template < typename T > ,KH#NY]
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const *;W+>W
{ I{|O "8
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); U4'#T%*
} 6bg
;q(*7
{ qk1_yP
同时也要修改assignment的operator() RbB.q p
!aUs>1i
template < typename T2 > #mxPw
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } q])K,)
现在代码看起来就很一致了。 }{Pp]*I<A
-OV&Md:~
六. 问题2:链式操作 gb1V~
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L;z?aZ7n
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。 {p2!|A&a
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。 l$KA)xbI
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 t9lPb_70
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FaAC&F@u
MpT8" /.]A
template < typename T > Q0sI(V#
struct result_1 hgG9m[?K
{ M-VX;/&FR
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "nynl'Ryk
} ; 2k~l$p>CN!
SO/c}vnBB
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: AYBns]!
#^0R&) T
template < typename T > !)f\%lb
struct ref .^`{1%
{ ~12EQacOT
typedef T & reference; 7sCG^&Y
} ; [(i
template < typename T > ~ah~cwmpS
struct ref < T &> B`)BZ,#p
{ >58YjLXb
typedef T & reference; dFxIF;C>/
} ; DeVv4D:}@
;fTKfa
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HQdxL*N%^
,Zx0%#6
template < typename T > RMV/&85?y
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r8?gD&