一. 什么是Lambda |)th1
UH
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wYXQlxd 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, F@7jx:tI
bn&TF3b
"m$##X\
IZ-1c1
class filler J9nX"Sb
{ h|9L5
public : RZ?jJm$
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} \[i1JG
} ; `,*3[
9
RgVK{F
6dr%;Wp
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: PcMD])Z{G
0cH`;!MZ
St9?RD{4;
<]t%8GB2V
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); QD&`^(X1p
u(.e8~s8
kPG-hD
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `:fZ)$sY
:A_@,Q
,Ks8*;#r
\~mT]
'5
二. 战前分析 LKB$,pR~1l
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。 Y=?3 js?O
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 cGzPI+F
OX0%C.K)hZ
i v38p%Zm
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); :uS\3toj
/* --------------------------------------------- */ =U9*'EFr
vector < int *> vp( 10 ); q'F+OQb1
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3AtGy'NTp
/* --------------------------------------------- */ r.&Vw|*>
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); [#vH'y
/* --------------------------------------------- */ YQvD|x
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); V#$RR!X'
/* --------------------------------------------- */ A2Ed0|B y
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); z (wc0I
/* --------------------------------------------- */ x.6:<y
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ibk6|pp
>Eto(
y"q
K#d`Hyx
2 c{34:
看了之后,我们可以思考一些问题: 9ULQrq$?
1._1, _2是什么? S!CC
}3zw
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。 WIxy}3_to
2._1 = 1是在做什么? qS$Ox?Bw#u
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :J@gmY:C
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 V! A~K
`5.'_3
prF%.(G2)
三. 动工 %)W2H^
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:
Do7Tj
Cctu|^V
xGg )Y#
- % h.t+=U
template < typename T > Qbn"=n2
class assignment J/aC}}5D
{ CYP q#rd
T value; .@U@xRu7|
public : i$G@R%
assignment( const T & v) : value(v) {} \ :sUL!
template < typename T2 > @o _}g !9=
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } *vxk@`K~
} ; HyZqUbHa
ZhaP2pC%4
v>)"HL"XG
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *)T^ChD,
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~Ea} /Au
4F'LBS]=0
Jhhb7uU+
7,o7Cf2 z
class holder `?_Q5lp/s
{ 9}<ile7^
public : <0&*9ZeD
template < typename T >
xF'EiX ~
assignment < T > operator = ( const T & t) const 24*XL,
{ Yujiqi]J;
return assignment < T > (t); IueFx u
} )23H1
} ; l'. VKh\C
Ckuh:bs
<uw9DU7G
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: x2\qXN/R
om z
static holder _1; [!#L6&:a8
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K`zdc`/
m@v\(rT.
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); IK=a*}19L
而不用手动写一个函数对象。 /]Md~=yNp
h2]P]@nW;W
xj;H&swo
~IBP|)WA-
四. 问题分析 MaQqs=
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。 :>f )g
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。 }@q`%uzi
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FbFPJ !fb
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 37.S\gO]
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K;H&n1
`0gyr(fES
五. 问题1:一致性 nT$SfGFj8
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| WO>nIo5Y
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D8?Vn"
s$`0yGmQ
struct holder CxW>~O:
{ c]o'xd,T8\
// T_5H&;a
template < typename T > kv{za4,&
T & operator ()( const T & r) const mL{6L?
{ vw/J8'
return (T & )r; ^A&1^B
} q{LF>Wi
} ; G}raA%
Z0", !6nS
这样的话assignment也必须相应改动: L^?qOylu
+lcbi
template < typename Left, typename Right > 4p;`C
class assignment -- 95Jz
{ qt"m
Left l; .|fHy
Right r; \V~eVf;~
public : `mJ6K&t$<
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j>" @,B g*
template < typename T2 > J<h$
wM
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } `l[c_%Bm
} ; .?sx&2R2
SZ'R59Ee<
同时,holder的operator=也需要改动: flbd0NB
;$wVu|&
template < typename T > Wt-GjxGi
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const bJTBjS-7
{ iz PDd{[
return assignment < holder, T > ( * this , t); z$. 88^
} Y\8)OBZ
Om2d.7S
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。 ?NsW|w_
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WP'!*[z
;h
return l(rhs) = r; ;dgp+
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。 0GCEqQy8
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -C]5>& W
Y.rsR6
template < typename Tp > n;Vs_u/Nx
class constant_t M!^az[[
{ 5Yq@;e
const Tp t; cR<fJ[*
public : BW*rIn<?G
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tg4pyW<
template < typename T > W[e$>yK
const Tp & operator ()( const T & r) const Eo]xNn/g
{ v PG},m~-
return t; hhc,uJ">!
} c<Tf
2]vZE
} ; 7ZWgf"1j
y766;
X:J
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =GMkR+<)
下面就可以修改holder的operator=了 .}~_a76
v`Oc,
template < typename T > je=a/Y=%U{
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 'I6i,+D/q
{ z<XtS[ki
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); yl+gL?IES
} h
J)h\
-gX1-,dE
同时也要修改assignment的operator() #c.K/&Gc7j
E{P|)`,V
template < typename T2 > g(CI;f}y
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } Txb#C[`
现在代码看起来就很一致了。 kUrkG80q|
1K50Z.o&@
六. 问题2:链式操作 Y&Z.2