一. 什么是Lambda /sU~cn^D5
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VK)vb.:
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, kh7RQbNY<I
([g[\c,H
Sm7O%V8{p
oh^/)2W
class filler d1[;~)
{ 3rdrNc
public : ;,WI_iP(w
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} O%Hc%EfG
} ; Qk5pRoL_
?**9hu\BG
W{@,DQ
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: ^Kbq.4
GMv.G
0gevn
'?gF9:
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); T<a/GE/
fpPB_P{Ua
t ZL|;K
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #B$r|rqamq
s!g06F
59R%g .2Y
>Tf <8r,
二. 战前分析 Hoj'zY
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 yhPO$L
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 xGkc_
Kb$6a'u7
L>3- z>u,
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ;#/Uo8
/* --------------------------------------------- */ /l%+l@
vector < int *> vp( 10 ); w/49O;r V
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m=K46i+NE
/* --------------------------------------------- */ +|K/*VVn`
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); [gkOwU=?
/* --------------------------------------------- */ Zws[C
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); |a|##/
/* --------------------------------------------- */ S Boi|
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 0F5QAR
O
/* --------------------------------------------- */ a#pM9n~a
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); -J&
b~t@
Dug{)h_2
AqZ()p*z
4 (>8tP\Y
看了之后,我们可以思考一些问题: hy}n&h
1._1, _2是什么? n/ CP2A
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。 V\m51H1mqo
2._1 = 1是在做什么? [QZ8M@Gty#
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。 /EvnwYQy
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。 l0&U7gr
IW>\\&pJ
K%@#a}kRb
三. 动工 Ib}~Q@?2
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J|uSj/8
S-7ryHH*0
eZbT;
By;{Y[@rS
template < typename T > b~td^
class assignment zI&).
{ k:yrh:JhB
T value; Rq[VP#
public : QUb#84
assignment( const T & v) : value(v) {} U|jip1\
template < typename T2 > ;\],R.!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } (L
8V)1N
} ; ] <y3;T\~
1,Uf-i
C'&t@@:
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 w:|YOeP
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment b/g~;| <
XTKAy;'5
f1wwx|b%.
O|e/(s?$
class holder
W*Gp0pX
{ N
6t `45
public : m^%Xl@V:c-
template < typename T > @~j--L
assignment < T > operator = ( const T & t) const OlcWptM$
{ j\%m6\{n|
return assignment < T > (t); =|O><O|
} "tUc
} ; cS;O]>/5
y"nL9r.,:
+V,Ld&r
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: pP^"p"<s
E>L_$J -A-
static holder _1; a-Ne!M[
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MngfXm
r.10b]b
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); [W--%=Ou
而不用手动写一个函数对象。 w@ $_2t
x)prI6YMv\
&?0hj@kd~
[h@MA|
四. 问题分析 2`cVi"U
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 g6!#n
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &aWY{ ?_
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IfF&QBi
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K/D,sH!
下面我们可以对这几个问题进行分析。 40Z/;,wp{
- *_"ZgE
五. 问题1:一致性 U\`yLsKvH`
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| q,fk@GI'2
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tg%C>O
nTH!_S>b(Y
struct holder InfUH8./t
{ .9u,54t
// a4D4*=!G0
template < typename T > 2\L}Ka|v
T & operator ()( const T & r) const hZDv5]V:0
{ h@D</2>
return (T & )r; .ta*M{t
} G{{Or
} ; SO}en[()O
m9li% p
这样的话assignment也必须相应改动: Nbm=;FHB`
c[E>2P2-_
template < typename Left, typename Right > F<^93a9
class assignment %
ovk}}%;
{ h|
]BA}D
Left l; c69M
Right r; <#5`%sa '
public : hP]zC1s
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %{K6
template < typename T2 > u9^R
?y
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } _.ELN/$-
} ; $jKeJn8,
"Qxn}$6-
同时,holder的operator=也需要改动: :O{oVR
aShZdeC*f
template < typename T > i4*!t.eI
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const o]@g%_3X
{ m8ydX6~max
return assignment < holder, T > ( * this , t); EL=}xug,?
} ?$\y0lHw/7
(!&g (l;
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。 uH?lj&
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4,g3 c
x1ID6kI[{*
return l(rhs) = r; Le':b2o
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。 B\a#Vtyut
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !B\[Q$
L~~Dj:%uq
template < typename Tp > gHzjI[WI
class constant_t )QiHe}
{ R
WU,v{I9
const Tp t; J"dp?i
public : ALY%
h!L
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vXi}B
template < typename T > |~3$L\X
const Tp & operator ()( const T & r) const G$HLta
{ 59I}
return t; k<3_!?3
} *>XY' -;2e
} ; r
,,A%
G
]mX+?
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p3r1lUw
下面就可以修改holder的operator=了 P!)k 4n
\w=7L-
8
template < typename T > oNV(C'A
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const wOp# mT
{ XT5Vo
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); SY}iU@xo
} "yCek
A*:(%!
同时也要修改assignment的operator() ,`JXBI~
oFeflcSz
template < typename T2 > "@[xo7T
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } ;ckv$S[p
现在代码看起来就很一致了。 d#eHX|+
ljrA^P,>P
六. 问题2:链式操作 ?ixzlDto\
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #2!M+S
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。 $PQlaivA
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 *X^__PS]
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \..(!>,%F
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3*gWcPGe
^Y:Q%?uB/
template < typename T > 9h6xl i
struct result_1 IK6XJsz$J
{ 4l?98
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p3eJFg$
} ; ZN ?P4#ZS
uGQCW\!"4
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: ]&ptld;
N2_ =^s7
template < typename T > VM3H&$d(h
struct ref NOa.K)^k
{ NB&u^8b
typedef T & reference; | We @p
} ; e-os0F
template < typename T > 1*x4T%RF$
struct ref < T &> H\3CvFm
{ m(3bO[u1
typedef T & reference; t747SZWgB
} ; vN7ihe[C
.6E7 R
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '+X9MzU*\
3A} ntA!
template < typename T > J 6S
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NG_O I*|~
{ <