一. 什么是Lambda {SXSQ '=
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 za 7+xF
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, @'M"c
q
Tjv'S
<
aqQ+A:g
~9#x=nU:+V
class filler :qB|~"9O
{ Z1($9hE>
public : ?D)$OCS
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} Dyo^O=0c
} ; E6O!e<ze^
O8"
t.W
s>\^dtG7
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: GBpdj}2=
^"=G=* /
*ej< 0I{
KDGrX[L:6
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); kkb+qo
J}8p}8eF,
W|zPV`
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E 11C@%
+Q);t,
ns\I Y<Yo
M?}:N_9<J
二. 战前分析 Oi^cs=}
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。
qbS6#7D
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 |xg#Q`O
{5c?_U
oq$#wiV"Q
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 2.MUQ;OX
/* --------------------------------------------- */ sSGXd=":
vector < int *> vp( 10 ); BgdUG:;&
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kFmtE
dhsc
/* --------------------------------------------- */ <,/7:n
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); QZ;DZMP
/* --------------------------------------------- */ #l:
1R&F
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); ErJ@$&7
/* --------------------------------------------- */ BV7P_!vt
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); X2%(=B
/* --------------------------------------------- */ W1)<!nwA
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); W+"^! p|
0MxK+8\y
YtWw)IK
!plu;w
看了之后,我们可以思考一些问题: ^^B_z|;Aa
1._1, _2是什么? Y[R>?w
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。 m]fU V8U
2._1 = 1是在做什么? `\;Z&jlpT
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。 -+Yark
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。 GGcODjY>
w3>11bE
F$'u`
三. 动工 <`; {gX1
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f$-n%7
55$';gh,9
sb8bCEm-\
7_)38
template < typename T > _TsN%)m
class assignment 1t?OD_d!8
{ GU@#\3
T value; cRbA+0m>
public : q%$p56\?3
assignment( const T & v) : value(v) {} >C6S2ISSz
template < typename T2 > h qjjd-S0
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } )b2O!p
} ; * O?Yp%5NH
Q#qfuwz
i+~BVb
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2?Jw0Wq5D
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tQNrDp+
C3f\E: D)
9=T;Dxn
w4TQ4
Y
class holder xypgG;`\
{ NqOX);'L0
public : w <"mS*Q
template < typename T > &$_!S!Sa/
assignment < T > operator = ( const T & t) const +By '6?22
{ dlCYdwP
return assignment < T > (t); i}v.x
} oS9Od8
} ; ZxT
E(BQv
BQg3+w:>
.7b%7dQ<\
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: `Z5dRLrd
9609
static holder _1; =*lBJ-L
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CyYr5 Dz
$HQ4 o\~
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Ny/eYF#
而不用手动写一个函数对象。 v3M$UiN,:
rQ]JM
F4z#u2~TC
QQV8Vlv"
四. 问题分析 =MJB:
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。 vBF9!6X .
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。 e_KfnPY
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T7.SjR6X>
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ug ;Xoh5w
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j_<!y(W
ysIhUpd
五. 问题1:一致性 aHpZhR|f$
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?| m26YAcip}
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +> !nqp
\$Wpt#V
struct holder u?dPCgs;h
{ U887@-!3
// 3Xd:LDZ{
template < typename T > 3Z*o5@RI
T & operator ()( const T & r) const AL3iNkEa
{ J9]cs?`)
return (T & )r; z5M6
} -40X3
} ; HSROgBNI:
<n#X~}i)
这样的话assignment也必须相应改动: -wg}X-'z0
vMEN14;yH_
template < typename Left, typename Right >
C&vi7Yx
class assignment 8Ala31
{ @$%GszyQ'
Left l; KHHYk>FR
Right r; ;xzaW4(3
public : [
fzYC'A=
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -mRgB"8
template < typename T2 > oU\7%gQ
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ;zD4#7=
} ; }a~hd*-#
Q#H"Se
同时,holder的operator=也需要改动:
w 0=
23L>)Q
template < typename T > jLVD37 P^
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const =%IyR
{ ^&1O:G*"
return assignment < holder, T > ( * this , t); |H_WY#
} n^ fUKi*;
b- t
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。 `}=R
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h L [ eA
W>d)(
return l(rhs) = r; 0g|5s
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。 vZTXvdF
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z*mbhod
&Q?@VNi
template < typename Tp > 4l%W]'
class constant_t Hh=fv~X
{ |> ]@w\]
const Tp t; +c<iVc|
public : r \ft{Z<P
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /ugyUpyg
template < typename T > HFy9b|pjy
const Tp & operator ()( const T & r) const 1r$-U h
{ ,jis@]:
return t; wT":
} ]Rxo}A
} ; X=]utn
9N9&y^SmD
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fuUtM_11
下面就可以修改holder的operator=了 .4WJk>g
#c@&mus
template < typename T > \uPzj_kU6
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const r@zT!.sc!
{ MukJ^h*V
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); _(h=@cv
} A[;deHg=
5qQMGN$K
同时也要修改assignment的operator() vQi=13Pw
N?vb^?
template < typename T2 > 5<ruN11G
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } k B]`py!
现在代码看起来就很一致了。 Y#68_%[
?cRF;!o"
六. 问题2:链式操作 >bZ-mX)j\0
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ei @
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。 MBA?, |9Q#
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。 5>f"
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。 [%dsq`b#
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tjXg
ktTP~7UVi
template < typename T > VM\R-[
struct result_1 ~bb6NP;'L
{ Q+
V<&
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u)r/#fUZ
} ; 4joE"H6
xNOKa*
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: .i4aM;Qy
zT,@PIC(
template < typename T > IXa~,a H71
struct ref *2a" 2o
{ I&La0g