一. 什么是Lambda iEe#aO"D!
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r-*l1([eW
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, FbmsN)mv!%
u9BjgK(M
f0OgK<.>T
:fhB*SYK
class filler *aI~W^N3
{ 3XnE y
+
public : wBLsz/
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ZH!;z-R
} ; sLNNcj(Cy>
Y4`QK+~fH
V>AS%lXj
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:
PaNeu1cO
?x'w~;9R/
NfOp=X?Y
RFB(d=o5S
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 2HSb.&7-G
#.o0mguU
4Q$!c{Y
r
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h+5@I%WX
LGAX"/LX
A4}#U=3tI
.izf#r:<
二. 战前分析 6vF/e#},
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。 $Vsy%gA<
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9?$RO[vo
x`#22"m
BK*z 4m
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 7r['
/* --------------------------------------------- */ 1EQvcw#
vector < int *> vp( 10 ); ;KL9oV!<f
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p+vh[+yp
/* --------------------------------------------- */ C>NQ-w^
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); oikxg!0S
/* --------------------------------------------- */ Et.j1M|g
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); ~oo'ky*H!
/* --------------------------------------------- */ J+lGh9G
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); sSz%V[XWL
/* --------------------------------------------- */ %/Bvy*X&
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 0lBat_<8
ldYeX+J
_
{!MVc<G.
an. `dBm
看了之后,我们可以思考一些问题: oCbpK
1._1, _2是什么? B 2Qp}
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。 jx'2N~$
2._1 = 1是在做什么? V'C-'Ythwf
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。 QE3ryD
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。 <$Z tik1
IKo;9|2U
UDMyyVd
三. 动工 4j{oaey
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?|lI Xz
6Etss!_
%6Rn4J^^
`/0u{[
template < typename T > W-ez[raY
class assignment `On3/gU|
{ P,U$ %C!
T value; RT/qcS^Oz
public : t{6ap +%L
assignment( const T & v) : value(v) {} ^j [Ku
template < typename T2 > X5 j=C]
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } ifvU"l
} ; P2t_T'R}
E0<)oQ0Xa>
1#q^uqO0
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5N1}Ns
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment EavX8r
S*xhX1yUi
@UV{:]f~e
BKX9SL]
class holder bQ"N
;d)e
{ 6< >SHw
public : Ch7Egzl7?
template < typename T > i%MA"I\9
assignment < T > operator = ( const T & t) const ` zY!`G
{ @+:4J_N
return assignment < T > (t); gvGi%gq
} %Ci^*zb
} ; d@Q][7
WcU@~05b
QkL@JF]Re
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: F3Dt7q
ol<lCp
static holder _1; A4
5m)wQ
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Mc:bU
3p&jLFphL
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 7
v~ro
而不用手动写一个函数对象。 ~#q;bS
; :T9IL
.&PzkqWZ
Je@k iE
四. 问题分析 kN.B/itvA
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。 {"jd_b&
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。 gApz:K[l
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _YLUS$Zw
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8kS~ENe?o
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sl^n6N
Mi?}S6bp
五. 问题1:一致性 m:3J!1
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S/fW/W*/}
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 CL1
oAk
[%?y( q
struct holder r:NH6tAL
{ (AuPZ
// hbfsHT
template < typename T > ;_N"Fdl
T & operator ()( const T & r) const /BKtw8
{ ]4o?BkL
return (T & )r; ,T{oy:rB
} a,cC!
} ; ~&KX-AC@
sUbFRq
这样的话assignment也必须相应改动: }[v~&
V^2-_V]8
template < typename Left, typename Right > \K}aQKB/j
class assignment 8YKQItK
{ o:9$UV[
Left l; B2(,~^39
Right r; b2s~%}T
public : cix36MR_
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f?maa5S
template < typename T2 > ^j=bObaX
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } :XYy7xz<
} ; JGgxAd{L
B9^R8|V
同时,holder的operator=也需要改动: <m]wi7
CV3DMA
template < typename T > 6c &Y
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const Yf=FeH7"
{ (bvoF5%
return assignment < holder, T > ( * this , t); nB&j
} { 8p\Y
SK-W%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。 v)+@XU2wZ
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "Yby
]Uh1l.O
return l(rhs) = r; ="dDA/,$VS
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。 c&m9)r~zP
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8&."uEOOU
Dft%ip2
template < typename Tp > M _ (2sq
class constant_t o%qkq K1
{ Ia7D F'
const Tp t; 7kd|K
b(
public : OD|1c6+X
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PUCx]5
template < typename T > ~K`1
const Tp & operator ()( const T & r) const bjzx!OCpV
{ Ow)R|/e/
return t; R&Ci/
} .[(P
} ; TY6
rwU
eM }W6vIn
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8[R1A
下面就可以修改holder的operator=了 m8AAp1=
]EN&S Wh
template < typename T > $20s]ywS
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const
g`3H(PVg
{ &h(g$-l?[
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); $"fzBM?5
} ~6HDW
e8q4O|I_
同时也要修改assignment的operator() JO}?.4B
,]q%/yxi
template < typename T2 > %w:'!X><
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } @n@g)`
现在代码看起来就很一致了。 VYigxhP7
:\bfGSD/gd
六. 问题2:链式操作 {:)vwUe{
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3]`mQm E
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。 s.rT]
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。 ;($1Z7j+
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 wT/6aJoX
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct De]^&qw(
?!7
SzLll
template < typename T > c,$mWTC
struct result_1 1Is%]6
{ GA@ Ue9
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }#
Xi`<{
} ; S_5?U2%D
(yGQa5v
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: Hg whe=P
jb3.W
template < typename T > Spo+@G
struct ref G"> 0]LQ
{ 2-s 7cXs
typedef T & reference; F[]&