一. 什么是Lambda 4^[}]'w
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 XMEK5Z9Dd
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, \q|7,S,5
(#B^Hyz!
c Z6p^
P%+or *
class filler Wda\a.bXT
{ P"9@8aLB
public : 0L0Jc,(F+
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 3Wb2p'V7$?
} ; +*_fN ]M
)'!ml
]bN&5.|
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,t%CK!8
?S@R~y0K
<Hh5u~
;4kx >x*H
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); te;Ox!B&
)y`TymM[F
oB0 8
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,.oa,sku
r'd:SaU+
WHgV_o 8
KIKq9 *
二. 战前分析 umm \r&]A
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 kQwm"Z
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +2EHmuJ;
y)p$_.YFF
EItxRHV5
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 4ypRyO
/* --------------------------------------------- */ Kunle~Ro
vector < int *> vp( 10 ); &$m=^
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J&63Z
/* --------------------------------------------- */ }2Cd1RnS
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); CO:*x,6au
/* --------------------------------------------- */ L{2b0Zh'
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); U6juS/
/* --------------------------------------------- */ }O.LPQ0
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); VR4E
2^
/* --------------------------------------------- */ :'d76pM-
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); emv ;m/&8
(|<h^]
y3
Bw3F7W~l
p;qRm}
0}
看了之后,我们可以思考一些问题: gHi~nEH
1._1, _2是什么? Nt
zq"ces)
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 QT1:>k
2._1 = 1是在做什么? l5=u3r9WYC
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 GB<R7J
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 zP:~O
e{fZ}`=7y
W>Mse[6`c
三. 动工 \;-=ODC
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;23=p=/h
*|];f#^9
\|eJJC
r7Nu>[r5
template < typename T > j6tP)f^tD
class assignment m\6SG' X
{ =$b-xsmeG
T value; #
#k #q=4
public : @A
[)hk&(R
assignment( const T & v) : value(v) {} M5']sdR(l
template < typename T2 > /rIm7FW)
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } yy1>r }L
} ; <G\
<QV8W
6sYV7w,'@
.-.q3ib
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j7@!J7S
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ljup#:n
nU}~I)@V
CV!;oB&
OM20-KDc5
class holder gI)w^7Gi
{ <K.Bq]
public : I:F'S#
template < typename T > EvwbhvA(
assignment < T > operator = ( const T & t) const cy1\u2x_`
{ A#Xj]^-*
return assignment < T > (t); 4id3P{aU
} i^je.,Bi
} ; 'rS'B.D
WYSck&9
T?H\&2CLT
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: ZJ^s}
0SJ{@*
static holder _1; 7'_nc!ME
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Sdgb#?MR|
/K_ i8!y
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); :~t<L%tYF
而不用手动写一个函数对象。 qPsyqn?Y|
d4d\0[
&bB6}H(
U+4HG
四. 问题分析 7}<Sg
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。 'oC$6l'rQ
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 HjV\lcK:v
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *I=_*LoG2
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -"F0eV+y
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8dc538:q}
Jf_]Z
五. 问题1:一致性 c`-YIz)W
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :tKbz
nd/
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZR1+
O8
LPq2+:JpS
struct holder DXKyRkn6e
{ /ca(a\@R
// !\aV0,
template < typename T > 6yN"
l
Q7
T & operator ()( const T & r) const %h0D)6j
{ Am#m>^!qb
return (T & )r; mDZ=Due1
} (Ar?QwP9>
} ; ~Y% :
3
,MRvuw0P
这样的话assignment也必须相应改动: * !X4P
5QR}IxQ
template < typename Left, typename Right > gC0;2
class assignment =Wj{]&`
{ O-Dc[t%
Left l; gyC^K3}
Right r; HH7[tGF
public : -eUV`&[4
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NzAQ@E2d:
template < typename T2 > Hr8\QgD<4
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } /;DjJpwf0
} ; ^,Xa IP+[
zgK;4
22$m
同时,holder的operator=也需要改动: Pfm*<,'x"[
)eECOfmnZ
template < typename T > 0X.TF
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const +hpSxdAz4
{ 0"TgLd
return assignment < holder, T > ( * this , t); Y7-*2"!
} 4*iHw+%mq
9-b 8`|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。 R^w}o,/
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M]1;
GN0duV
return l(rhs) = r; 6zuze0ud
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。 k'x#t(
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: D
0
RXM}hqeG
template < typename Tp > am2a#4`
class constant_t A$Wx#r7)
{ 0EyAMu
const Tp t; 691G15
public : ]s_@n!
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} au}s=ua~i
template < typename T > "tKNlHBu'
const Tp & operator ()( const T & r) const t|.Ft<c#
{ .W$
sxVXB
return t; <E SvvTf
} |!oXvXU
} ; lO[E[c G
0#<WOns1
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GJvp{U}y9I
下面就可以修改holder的operator=了 %w$mSG
?;_H{/)m
template < typename T > <z',]hy
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const +ZX.1[O
{ Y3<b~!f
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); X CzXS.
} +|9f%f6vp
AO $Wy@
同时也要修改assignment的operator() hl**zF
5\&]J7(
template < typename T2 > Uh}+"h5
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } nW11wtiO.
现在代码看起来就很一致了。 g**5z'7
^Wm*-4
六. 问题2:链式操作 i$["aP~G
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D!S8oKW
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。 ^@K
WYAAW5
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。 8]HY. $E
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %{U"EZ]D!
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5*Btb#:
?T
<rt
template < typename T > ~~@y_e[N#l
struct result_1 =D5wqCT(Q
{ |WBZN1W)
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z B$NVY
} ; pu#[pa
HJ",Sle
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: =6fB*bNk]
/~tP7<7A
template < typename T > :s]\k%"
struct ref **n y!
{ )%t7\1)B3
typedef T & reference; :WO{x g
} ; W/=7jM
template < typename T > <