一. 什么是Lambda [m#NfA:h,
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xqWj|jA
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, [j0w\{
qx%jAs+~
9q|7<raS
P\(30
class filler xrI}3T
{ #v/ry)2Y=
public : d]7*mzw^j
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} SaNN;X0
} ; ~3 @*7B5Q
fN[n>%)VO<
OmNn,PCl8
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: pt})JMm
VkXn8J
w%u5<
1n3$V:00
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); d}% (jJ(I
dXZP[K#
Xw(3j)xQ
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4A o{M
HD00J]y_
iS0 5YW
yWuIu>VJ
二. 战前分析 I9/KM4&
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 VM;g+RRq
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |[WL2<
lC{L6&T
.zwVCW,u
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 8p,>y(o
/* --------------------------------------------- */ LUul7y'"
vector < int *> vp( 10 ); ]Zv,
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MPG+B/P&
/* --------------------------------------------- */ Rp4FXR jC
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); G5umeqYC
/* --------------------------------------------- */ ua:9`+Dff
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 1^sb T[%R
/* --------------------------------------------- */ >w2f8tW`PP
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); o16~l]Z|f
/* --------------------------------------------- */ sH@ &*
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); E7LbSZ
F*!gzKZ"
/&6Q)
Rk{$S"8S_
看了之后,我们可以思考一些问题: [oJ& J>U'
1._1, _2是什么? J[o${^
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 FvA|1c
2._1 = 1是在做什么? 3Tw%W0q
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。
2%]t3\XW
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 (zEYpTp
pLo;#e8'f
cf&C|U
三. 动工 1O4D+0@
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d3(+ztmG!
l]>!`'sJL
n4R]+&*
:SdIU36
template < typename T > R05T5Q1]A
class assignment }Fz!6F2w
{ 4V>vg2
d
T value; qw)Key
public : 1sMV`qv>
assignment( const T & v) : value(v) {} ^@Y9!G=
template < typename T2 > /rOnm=P+Q
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } u{pTva
} ; xpz`))w
Uv'uqt
IY~
{)X
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wH!}qz/
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9Mnem*
% dYI5U89
Cl{{H]QngX
KG-UW
class holder eA10xpM0
{ QdirE4W
public : g\qX7nIH?
template < typename T > qjzZ}
assignment < T > operator = ( const T & t) const 69-$Wn43<
{ C~:b* X
return assignment < T > (t); {#0Tl
} )v};C<
} ; "wF*O"WQo
Le_CIk 5YL
?'T"?b<
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: 01-p
`H+
fo*!a$)
static holder _1; @ljZw(
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j#CuR7m
;g6 nHek
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Fu#Y7)r
而不用手动写一个函数对象。 8R&z3k;!t
rT o%=0P
e1oFnu2R
]}5`7
四. 问题分析 fO0-N>W'P
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。 X3<SP
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。
I8:"h
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VN?<[#ij
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7Zhli Y1
下面我们可以对这几个问题进行分析。 EWSr@}2j
.
7jhl0
五. 问题1:一致性 Qa>%[jx,@,
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?| ;.L!%$0i#
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XL=2wh
Dy98[cL
struct holder _Wq7U1v`
{ }`#j;H$i
// {|G&W^`
template < typename T > kVy"+ZebK
T & operator ()( const T & r) const "tpvENz2s
{ $4ka +nfU
return (T & )r; _P>1`IR
} w6%l8+{R
} ; wHq('+{=&
KwY`<t1lA;
这样的话assignment也必须相应改动: }o~Tw?z-|
Ty)gPh6O
template < typename Left, typename Right > SB5@\^
class assignment hg(KNvl
{ hLu&lY
Left l; V=:,]fTr
Right r; AviT+^7E
public : T@2f&Un^
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D86K$IT
template < typename T2 > rjfc.l#v
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ?U7&R%Lh`
} ; 4KN0i
Z`e$~n(Bh
同时,holder的operator=也需要改动: ,oy4V ^B&
T9aTEsA[U
template < typename T > 0;.e#(`-
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const B(HNB\3u
{ m~b#:4D3
return assignment < holder, T > ( * this , t); 8f5%xY$
} 1Al=v
{6REfY
c
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。 Rt*-#`I
$
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 b#bO=T$e-
0tn7Rkiw
return l(rhs) = r; ?14X8Mb8W_
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。 MZgmv
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ut0qrkqF
$u/8Rp
template < typename Tp > cj,&&3sbV
class constant_t Ke'YM{
{ g;|
n8]
const Tp t; F>hVrUD8
public : 2d,wrC<'$
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e!O &~#'h}
template < typename T > 1aXIhk4
const Tp & operator ()( const T & r) const O% j,:t'"
{ sIP6GWK$
return t; F5b]/;|
} q{N lF$X
} ; &@Ji+
^/4{\3
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 CJ37:w{%*Y
下面就可以修改holder的operator=了 L>|A6S#y8/
9}7oKlyk
template < typename T > ~cWLu5
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const F<XD^sO
{ Y+S~b
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); PDa06(t7
} pJ<)intcbE
hNgcE,67q
同时也要修改assignment的operator() |wl")|b%
C 6:p Y-
template < typename T2 > n~L'icD[
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } ^+.e5roBKj
现在代码看起来就很一致了。 u!156X?[eU
3M5=@Fwkr
六. 问题2:链式操作 vErbX3RY2
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Tg}H < T
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [NR0] #h
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 K1qY10F:_
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ]Y/pSwnV
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G!f E'B
M\x7=*\
template < typename T > B@:XC&R^
struct result_1 MzA
{ _'o^@v:
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }sm56}_
} ; iz$v8;w
^!{ o Azy9
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: )@};lmPR
D(2kb
template < typename T > o7Z#,>`2
struct ref 2T{-J!k
{ IT{.^rP
typedef T & reference; |Cxip&e>
} ; <CdG[Ih
template < typename T > Ix l"'Q_z
struct ref < T &> v:so85(S<
{ KfN`ZZ<
typedef T & reference; =&