一. 什么是Lambda m!{Xu y
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =8FV&|fP
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, ClZ:#uMbN
A<-Prvryt
+iKs)s_~
L7oLV?k
class filler CGmObN8~'F
{ T;!7GW4E
?
public : pt[H5
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} MR:GH.uM:
} ; mqxgrb7
T4MB~5,i
&-^|n*=g6
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: k+Ew+j1_
]*b}^PQM^
)Lt|]|1B{
)\fAy
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); Zqwxi1
'@OqWdaR
"o"ujQ(v
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4wfT8CL
/'vCO
|?L
uFxhr2
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: V16bRpjL
二. 战前分析 2E]SKpJ
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。 EAiE@r>4
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 sbnNk(XINQ
l-|hvv5g
oS3}xT "
U
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); \Y;LbB8D
/* --------------------------------------------- */ s>y=-7:N
vector < int *> vp( 10 ); AL*P2\8
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %J)n#\
/* --------------------------------------------- */ kT|{5Kn&s
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); x0aPY;,N0
/* --------------------------------------------- */ =~;SUO
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); R1.No_`PHq
/* --------------------------------------------- */ n27df9L
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); =R+z\`2
/* --------------------------------------------- */ dMkDNaH,
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); MZ" yjQ A
%N}OMc.W
yVds2J'w-
QUa_gYp0v
看了之后,我们可以思考一些问题: g-B~"tp
1._1, _2是什么? dV+%x"[:
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。 Cm)_xnv
2._1 = 1是在做什么? v.Fq.
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。 b'i-/l$
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。 B<)c{kj
oy+`` W~
o5~o Rmsr
三. 动工 #'"zyidu
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F3k]*pk8w
:5kgJu
&E98&[`7
L0ZgxG3:g
template < typename T > l+# l\q%l
class assignment 2Eq?^ )s
{ ];@"-H
T value; |a!AgvNF
public : P_:A%T
assignment( const T & v) : value(v) {} l!Bc0
template < typename T2 > :=J~t@
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } w[g(8#*
} ; yO@KjCv"
}` &an$Mu
wPhN_XV
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,SEC~)L
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G/Ll4
:
B+e$S%HV
u$T`Bn
3&*_5<t\X
class holder "YIrqk
{ \;"$Z9W
public : Bvbv~7g(
template < typename T > h@nNm30i
assignment < T > operator = ( const T & t) const w&6c`az8
{ 45cMG~]p
return assignment < T > (t); f<!3vAh
} %;5AF8# c
} ; OyTE d5\3
lZyxJDZ A
*.g0;\HF
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: UclQo~3
y\}39Z(]
static holder _1; REd"}zDI
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?QzA;8H
Z#8O)GK
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); YyI4T/0s_
而不用手动写一个函数对象。 b"`Vn,
:mwNkT2et
lTNfTO^
B~p` 3rC
四. 问题分析 "2cJ'n/L
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。 d'1L#`?
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。 uFd.2,XNP
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5)=XzO0
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z4eu'.r-y~
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [/.5{|&GSt
iUcDj:
五. 问题1:一致性 eBZ^YY<*g
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?| YHoj^=/b
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g[P.lpi{U
E_VLI'Hn?
struct holder l.tNq$3pS
{ [Tha
j
// /.leY$
template < typename T > 99T_y`df
T & operator ()( const T & r) const nxzdg5A(w
{ C^uH]WO
return (T & )r; P#`Mg@.
} < 8yv(
} ; +-=o16*{ !
p h[
^ve
这样的话assignment也必须相应改动: z"`q-R }m
3`9H
template < typename Left, typename Right > ]6wo]nV[P
class assignment }m6zu'CV
{ e}qG _*
Left l; [UJC/GtjS
Right r; fV[(s7vW
public : @=KuoIV
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +8+@Az[e0
template < typename T2 > &@E{0ZD
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } #q2cVN1
} ; YyR)2j1O
j~+<~2%c
同时,holder的operator=也需要改动: $4yv)6G
v?Q|;<
template < typename T > } $:uN
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const tz(\|0WDQ
{ AF5$U8jf
return assignment < holder, T > ( * this , t); !f~ =p
} Wb! "L`m
)wU.|9o]M
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。 JX_hLy@`
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e/@t U'$
)9sRDNr
return l(rhs) = r; & i,on6
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。 #bX~.jKW
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: TV$Pl[m
(<?6X9F:N
template < typename Tp > V=";vRS8
class constant_t ?2ZggV
{ b-}nv`9C
const Tp t; >h3r\r\n3
public : oiP8~
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kz]vXJ
template < typename T > Y,O)"6ev
const Tp & operator ()( const T & r) const R:+2}kS5e{
{ %U]_1"d,<\
return t; =$`xis\
} iV X 12
} ; f&+=eUp
K-Bf=7F,
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J(*QtF
下面就可以修改holder的operator=了 +QcgLq
w,L P M+
template < typename T > 5m,{?M`
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const (P;z*
"q
{ =ogzq.+|
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); .k5
TQt
} +^% y&8e
ns_5|*'
同时也要修改assignment的operator() !6_lD0
:>gzWVE<
template < typename T2 > dI!x Ai
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } @=o1q=5@8
现在代码看起来就很一致了。 Q9X7-\n
1
h(oty2p
六. 问题2:链式操作 rK%<2i
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8zew8I~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。 G%N/]]ll
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。 j?Ki<MD1
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。 XCU.tWR:
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d%l_:M3
%OW LM
template < typename T > b#h?O}
struct result_1 Uq/#\7/rL
{ !4uTi [e
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f(.@]eu
X
} ; reml|!F-)
Sfc0 ~1
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: T1bPI/
srfFJX7*
template < typename T > .5+*,+-
struct ref b9uo6u4s
{ l1^/Q~u
typedef T & reference; t59"[kQ
} ; @
mm*S:Gt#
template < typename T > loVUB'OSv
struct ref < T &> [Af&K22M(X
{ &wR