一. 什么是Lambda \nWpV7TSN
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w1b
<>A?87
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, M2S|$6t:
yw<xv-Q=i
D=vq<X'
2cl~Va=
class filler t} M3F-NZ
{ J|IDnCK
public : do,X{\
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} LfApVUm
} ; DPx,qM#h5O
J;`~
!g
<hbbFL}|%
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: U8KY/!XZ
[
_$$P*
>xKRU5
t@n (a
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); U'G`Q0n
QEKFuY<E+
bl<7[J.
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z;fSd
LH;G:
^ym{DSx
^aCYh[=
二. 战前分析 '[^2uQc
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。 =;=V4nKN
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 bn35f<+
M(uB
;Te
Gf\_WNrSE+
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); jYz3(mM'J
/* --------------------------------------------- */ '4sD1LD~}
vector < int *> vp( 10 ); 1_C6KS
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]:s|.C%q I
/* --------------------------------------------- */ [#Vr)\n
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); pQ{t< >
/* --------------------------------------------- */ w"i Zn
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); uLljM{I
/* --------------------------------------------- */ OvG0UXRU
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); C>dJ:.K%H
/* --------------------------------------------- */ E5{)d~q
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); z]AS@}wWqg
@\8gzvkt
A#:
c
mU$7_7V~
看了之后,我们可以思考一些问题: hp4(f W
1._1, _2是什么? %Qz`SO8x?
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。 ;%alZ
2._1 = 1是在做什么? v6\2mc.
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。 3+5\xRq
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。 i%8&g2
qL.Y_,[[
U(4_X[qD
三. 动工 KBe {
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !
hr@{CD
(Nb1R"J`
>L`mF_WG
;_5
=g
template < typename T > |7x^@i9w
class assignment [frD
L)
{ R} 9jgB
T value; 2z# @:Q
public : /exl9Ilt]
assignment( const T & v) : value(v) {} 2(//slP
template < typename T2 > $yFuaqG`Wo
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } KocXSh U
} ; {WOfT6y+
G5J ZB7C
[F[<2{FQF
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }zxh:"#K
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5)NBM7h
"mDrJTWa
L6=RD<~C
D D;+& fe
class holder f+Li'?
{ C*e[CP@u
public : +STzG/9#
template < typename T > 72vGfT2HtZ
assignment < T > operator = ( const T & t) const =e-aZ0P
{ x>"JWD
return assignment < T > (t); -L?%
o_
} 8z8SwWS?
} ; .OS?^\
)}\@BtcjA]
/~cL L
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: VhI IW"1
gD+t'qg$
static holder _1; 59BHGvaF
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 psy(]Pf
Pt0} 9Q
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); (G%gVk]
而不用手动写一个函数对象。 ~<[5uZIo
KqUSTR1e[
@/NZ>.
i=H>D
四. 问题分析 NZW)X[nXM
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。 :42;c:8 5
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。 Mqf}Aiqk;
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 SH$cn,3F8
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `oRs-,d|<
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8yz((?LrDh
ff./DMDafI
五. 问题1:一致性 cBR8HkP~
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| (DP9& b
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MGyB8(
KXA)i5z
struct holder ::R00gd
{ aC
Lg~g4
// 7oLf5V1~
template < typename T > }\L!;6oy
T & operator ()( const T & r) const yxWMatZ2
{ =,8Eo"~\
return (T & )r; b<V./rWIB
} 53*, f
} ; 7RC096 ?}
Il`k]X M
这样的话assignment也必须相应改动: "mK i$FV
o``>sBZOq
template < typename Left, typename Right > 4FE@s0M,
class assignment 4|41^B5Y
{ ^pV>b(?qw
Left l; bKMR7&e.Ep
Right r; ~TFYlV
public : bd
P,Zqd
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {!e ANm'
template < typename T2 > X<}o>
6|d
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } agU!D[M_G
} ; :8-gm"awL5
KW7?: x
同时,holder的operator=也需要改动: ZMMo6;
.A!0.M|
template < typename T > bb/?02*)H
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ytV)!xe
{ qM!f
return assignment < holder, T > ( * this , t); xm,`4WdG
} V;hwAQbF
[H:GKhPC`
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。 sqpOS!]
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 , 64t
]baaOD$Z
return l(rhs) = r; ]F*a PV
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 CndgfOF
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 27 145
;!JX-J q
template < typename Tp > fw|+7 O
class constant_t oBNX8%5w
{ T'b/]&0Tio
const Tp t; 8u'O`j
public : =6:L +V
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T<e7(=
template < typename T > d:<H?~
const Tp & operator ()( const T & r) const MjXE|3&
{ hN_f h J
return t; Am4^v?q
} W6Aj<{\F
} ; 6;[/9
1S(\2{Ylo
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [&pW&>p3
下面就可以修改holder的operator=了 9ze| s^
u|OzW}xb7j
template < typename T > G>w?9:V}
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const ~'NpM#A
{ ^2C /!Y<
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); k8
;uC~L
} ;64mf`
4]aiT8))
同时也要修改assignment的operator() 0oj{e9h
:9F''f$AP
template < typename T2 > :IVk_[s
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 8hK P
现在代码看起来就很一致了。 6snOMa GRu
;w6fM
六. 问题2:链式操作 Gl8&FrR
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O%JsUKV
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。 EwD3d0udL
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。 `kNi*I^
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。 )o9Q5Lq
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :K^gu%,&$
v"~Do+*+
template < typename T > K4k~r!&OU
struct result_1 sP?$G8-^
{ W[>iJJwz
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )v52y8G-p
} ;
4j@i%
\/*Nf?;
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: Wyq~:vU.S
3xzkZ8]/
template < typename T > k]Alp;hVd
struct ref %h" qMs S
{ {+"g':><
typedef T & reference; Ki/'Ic1
} ; iO*`(s
template < typename T > &