一. 什么是Lambda ]m
g)Q:d,
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x+Ttl4
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, \F1_lq;K
C'\-
@/
k1w_[w[
UQ)W%Y;[0
class filler 4|buk]9
{ zi|+HM
public : F
U_jGwD
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} -+(jq>t
} ; [#-b8Cu
ALrw\qV
}\tdcTMgS
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: +T|JK7
[ey:e6,T9
ZZ2vvtlyG
`Nz/Oh7
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); /oR0+sH]
Dv| #u|iw
2|3)S`WZl
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RQ vft
;&<{ey
"?]{%-u
LJd5;so-
二. 战前分析 diJLZikk
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。 LLk(l#K*
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 77C'*tt1]
K&POyOvT
e-:yb^
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); w~(1%p/
/* --------------------------------------------- */ $ 7O}S.x
vector < int *> vp( 10 ); t[ubn+
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QS%%^+E2
/* --------------------------------------------- */ nygbt<;?
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); K&vF0*gN3
/* --------------------------------------------- */ `NCwK6/i
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); od IV:(
/* --------------------------------------------- */ d/PiiiFf,
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); x'+T/zw
/* --------------------------------------------- */ |jI#"LbF
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); xf<at ->
mw_~*Nc'9
:o|\"3
\w/yF4,3<w
看了之后,我们可以思考一些问题: $@z5kwx:P
1._1, _2是什么? .z]Wyx&/U
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -}nxJH )
2._1 = 1是在做什么? VCY\be
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M2
,YsHt
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 %-)H^i~]%
)2Wi`ZT
AJh w
三. 动工 1n=lqn/
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wT;0w3.Z
(}{G`N>.{
+AR5W(&
8J:}%DaxL
template < typename T > AP68V
class assignment x.7]/)
{ #*QO3y~ZM
T value; M9!HQ
public : :}5j##N
assignment( const T & v) : value(v) {} 6N!Q:x^4(T
template < typename T2 > *^g:P^4
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } )Q1"\\2j0
} ; )Ub_@)X3%l
kh
{p%<r{
!k6K?xt
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DnC{YK
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &+cEV6vb+
iIMd!Q.)@
lpQSup
=y
[M\m
class holder G0/4JSH
{ T ?$:'XJ
public : P^A!.}d
template < typename T > FG%X~L<d,)
assignment < T > operator = ( const T & t) const ?ATOXy
{ W}m)cn3@
return assignment < T > (t);
@OV|]u
} *AG#316
} ; <oR a3Gi(%
KV]X@7`@
&,}j#3<
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: 5"CZh.J
5>CEl2mSl
static holder _1; M.x=<:upp
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gnFr}L&j
N/Z2hn/m
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); `);AW(Q
而不用手动写一个函数对象。 W }8'Pf
qlb-
jL
NL!u<6y
ABQa 3{v
四. 问题分析 >OL 3H$F
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。 /q<__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。 &:/hrighH
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {t0)
q
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =7w\
7-.m
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (a[y1{DLy
_kj wFq
五. 问题1:一致性 ,24p%KJ*X
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?| }@;ep&b*
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 UELy"z
R
q#T/
struct holder 01}C^iD
{ gG]Eeu+z
// H| 8Qp*
template < typename T > $K]m{
T & operator ()( const T & r) const Z1 Bp+a3
{ MXw hxk#E
return (T & )r; 3
^>l\,
} <QA6/Ef7
} ; Jl5c
[F
xCg52zkH#
这样的话assignment也必须相应改动: ox(j^x]NC
<}E!w_yi
template < typename Left, typename Right > pnjXf.g"O
class assignment 4(|cG7>9-
{ ba[1wFmcL
Left l; 5MN8D COF
Right r; gLE:g5v6
public : I,0q4
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /JHc! D
template < typename T2 > J&M
o%"[)
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 7[> 6i
} ; F ~^Jmp7Y
lBK}VU^
同时,holder的operator=也需要改动: ~rDZ?~%
lwrCpD.
template < typename T > ,quoRan
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Bk*F_>X"
{ 3on7~*
return assignment < holder, T > ( * this , t); j/fzzI0@
} UJM1VAJ0
V8rx#H~
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。 fDT%!
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W8ouO+wK
yKa{08X:
return l(rhs) = r; 4Uphfzv3D
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。 Y&S24aql
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #:[t^}
[<%H>S1
template < typename Tp > H,DM1Z9rz
class constant_t ~F4fFQ-yy
{ E~]R2!9
const Tp t; qAn! Rk A
public : pi
Z[Y
5OE
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OW3sS+y
template < typename T > w2
a1mU/
const Tp & operator ()( const T & r) const >4#)r8;dx
{ Y0x%sz5
return t; |G?htZF
} Y8m1M-#w
} ; .#rJ+.2
K('hC)1
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7JEbH?lEN
下面就可以修改holder的operator=了 E^vJ@O
\#Pfj&*
template < typename T > .}O[dR
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const _a6[{_Pc
{ r [4tPk
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); =p*]Az
} AS
=?@2 q
9QDFEYG
同时也要修改assignment的operator() Xc?&_\. +
y~q8pH1
template < typename T2 > T)H{
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 0`X]o'RxS
现在代码看起来就很一致了。 $,,op(
Jtr"NS?a]
六. 问题2:链式操作 IF44F3(V4
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H."EUcE{
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 d-k%{eBV
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {]:7bV#JP
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 U)E(`{p]
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8=NM|i
gj*+\3KO@a
template < typename T > j!U-'zJ
struct result_1 Dpl A?
{ 5]AC*2(
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #vti+A~n,4
} ; %= fHu+
yXHUJgjl/
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: KY51rw.
:I+Gu*0WD
template < typename T > xa <UM5eI
struct ref n)^i/ nXb'
{ [8T^@YN
typedef T & reference; XCU7xi$d
} ; w8U&ls