一. 什么是Lambda p7Z/%~0v:
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^L-; S
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, SN;_.46k
kudXwj
hR,5U=+M7
^qNZ!V4T
class filler 2XrYm"6w
{ zKQXmyO
public : c@lH
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} *0z'!m12
} ; Ebp=du
DpIk$X
$AHdjQ[;6-
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: }CvhLjo
~:N 1[
$s,(-C
FO)`&s"&2
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); wu3p2#-Z
wRJ`RKJ-T
Wql,*|
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IJBIO>Z/
kyL]4:@W`
3aFD*S
>
QK"r7f/
二. 战前分析 pDt45
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 g:?p/L
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 _+d*ljP)l3
5}:`CC2,S~
Qb@i_SX(fs
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ^4=%~Yx
/* --------------------------------------------- */ Asli<L(?`
vector < int *> vp( 10 ); }^azj>p5
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 1SG^X-(GM/
/* --------------------------------------------- */ :`Xg0J+P
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); |H;+9(
/* --------------------------------------------- */ 4S*dNYc
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); "]B%V!@
/* --------------------------------------------- */ Jm-bE 8b
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); @"n]v)[4
/* --------------------------------------------- */ Svm'ds7>
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); !JbWxGN`jn
{YEGy
\Z_29L w=
3ZhuC".c
看了之后,我们可以思考一些问题: G=&nwSL
1._1, _2是什么? b5W(}ka+
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 X{P=2h#g
2._1 = 1是在做什么? !f G}<6&i
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .QB)Y* z
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8UXtIuQ
"B0I$`~wu
\I 7,1I
三. 动工 n4 o}}tI
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2I{kLN1TY
U3|9a8^H
^<Zye>KO
;]T;mb>
template < typename T > kNoS% ?1,
class assignment )pG*_q
{ A }d\ND
T value; /-Nq DRmJ
public : n7L|XkaQ
assignment( const T & v) : value(v) {} 4MP8t@z
template < typename T2 > fy={
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 7,FhKTV1/
} ; 9/dADJe0b
e,T^8_>
6b\JD.r*{
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4oN*J +"=+
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment RAFdo
; - 8]
$tDM
U3,W
yw*|
H T
class holder Y/y`c-VO
{ KB8_yo{y
public : yo
:63CPP
template < typename T > uuYeXI;
assignment < T > operator = ( const T & t) const "6>+IF
{ #dkSAS
return assignment < T > (t); I.kuYD62
} Cps'l
} ; f'OcW*t
ov,[F<GT
1'b}Y8YO
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: WZcAwYB
S%3&Y3S
static holder _1; fiW2m=h_
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6/&|)gW',
)jm!^m
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); z~#d@c\
而不用手动写一个函数对象。 1:Wl/9mL
q:9CFAX0=
EKNmXt1
lE
U$LI~XZM
四. 问题分析 <J-.,:
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'@
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。 ebhV;Q.
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -AwkP
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^>#@qMw
下面我们可以对这几个问题进行分析。
xPz Bbe
9EWw
五. 问题1:一致性 @P<aTRy,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?| #&ayWef
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /hAy1V6
3 V$
\s8
struct holder ,e;_
Vb
{ afd.v$63
// synueg
template < typename T > [midNC +,
T & operator ()( const T & r) const uLrZl0%HT~
{ d^I:{Ii'
return (T & )r; c=33O,_
} Z5,"KhB]
} ; JdX!#\O
t!o=-k
这样的话assignment也必须相应改动: K9) |b`E=
d)L,kzN
template < typename Left, typename Right > rs,:pU
class assignment tkW7wP;
{ 9!s)52qt
Left l; .Zr3!N.t
Right r; Ted!*HKlB
public : 7$Lt5rn"}
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #2;8/"v
template < typename T2 > (/A
6kp?
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } gQuU_dbXSB
} ; (8Te{K h'
Gk!CU"`sP
同时,holder的operator=也需要改动: pd.5
fhmBKeFdV
template < typename T > '}E"Mdb
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ftP]WGSS>
{ OZ}o||/Rc
return assignment < holder, T > ( * this , t); )|KZGr
} R*VEeLx
(>`S{L
C>s
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。 ]s`cn}d
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LXm@h
+ De-U.
return l(rhs) = r; 1l\.>H\E
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。 x/IAc6H~_8
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v-}B
T+
vWjHHw
template < typename Tp > c!] yT0v&s
class constant_t 6k;>:[p
{ '%*/iH6<U{
const Tp t; B*n_
VBd
public : L\\'n )
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ja^
template < typename T > $"fO/8Ex
const Tp & operator ()( const T & r) const j){0>O.V
{ pf#~|n#t
return t; ##'uekSJ
} J/\^3rCB
} ; ,AG k4]
!jRs5{n^Ol
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [>|6qY$D
下面就可以修改holder的operator=了 Zz! yv(e)H
XF?"G<2
template < typename T > Y.E]U!i*
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 4q\gFFV4
{ 3q.HZfN~
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); Y/qs\c+
} V@\A<q%jTs
e%^PVi
同时也要修改assignment的operator() O[z-K K<
3#Xv))w1
template < typename T2 > #xt-65^
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } cCq mrjUmV
现在代码看起来就很一致了。 As(6E}{S
G<`6S5J>hr
六. 问题2:链式操作 2bxW`.fa
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a~F\2`Q
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。 XRXQ
7\n
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。 lLN5***47J
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(<1]i-a
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T)MZ`dM
E|x t\*
template < typename T > AhQsv.t
struct result_1 x,#?
{ qjf9ZD&
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;:8SN&).
} ; PF0AU T
E*VOyH2[
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: _o{w<b&
j "e]Ui
template < typename T > U^&y*gX1
struct ref j9*5Kj
{ yXCJ?
typedef T & reference; f#
sDG
} ; b21@iW
template < typename T > SFVqUg3"Z
struct ref < T &> WJii0+8e
{ AV;x'H7G
typedef T & reference; htOVt\+!34
} ; 8 G:f[\^
~D_Wqr
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {3K`yDF
LteZ7e
template < typename T > Us4#O&
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ilkN3J
{ T;{"lp.
return l(t) = r(t); >5j&Q