一. 什么是Lambda 7r wNjY#
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m$B)_WW
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, C
vWt
jt6,id)&
+<w\K*
T {zz3@2?
class filler yf2$HF
{ p+; La
public : QW_W5|_
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} #wfb-`,5&9
} ; {=<m^
5b9
9O\N
K:2
)9z3T>QW
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: .|<+-Rsj
=JfSg'7
Vl%jpjqP
U$^ $7g 3
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); tzdh3\6F
DI7g-h8`
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那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "D?:8!\!
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fm&pxQjg
6;#Rd|
二. 战前分析 ]c\d][R N
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %
n~
'UA
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )_\q)t"=
vDcYz,
JFh_3r'
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); zb& 3{,
/* --------------------------------------------- */ |7%#z~rT
vector < int *> vp( 10 ); <-F[q'!C1
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^>m"j6`h,
/* --------------------------------------------- */ QV9z81[
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); jRNDi_u?Wb
/* --------------------------------------------- */ )jHH-=JM
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); eD?f|bif
/* --------------------------------------------- */ &AhkP=Yw
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); zHk7!|%Y
/* --------------------------------------------- */ TI}Y U
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); q@Oe}
*PF=dx<8
x5 ?>y{6D
POt8G
看了之后,我们可以思考一些问题: vbSycZ2M7
1._1, _2是什么? o2W^!#]=
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 eGj[%pk
2._1 = 1是在做什么? 5Za%EaW%G
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 g~]?6;uu
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 k07pI<a?
<_~e/+_.
F7 IZ;4cp
三. 动工 Q+a"Z^Z|
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [ %6(1$Ih
D2MWrX
nV3I6
jCp`woV
template < typename T > ]8dzTEjk
class assignment ']DUCu
{ yNOoAnGT W
T value; IHcR/\mz
public : Ucd~-D
assignment( const T & v) : value(v) {} Qkb=KS%z
template < typename T2 > 55Ag<\7
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } }b=Cv?Zg$m
} ; _q=ua;I&
p}K.-S`MQ
+wxDK A_
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u?I 2|}#
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l" +q&3Zx
.T\_4C
@23~)uiZa
R/Z
zmb{
class holder d34BJ<
{ HMqR%A
public : MkX=34oc^
template < typename T > }0~X)Vgm(
assignment < T > operator = ( const T & t) const 2VaKt4+`
{ G-eSHv
return assignment < T > (t); Zgt(zh_l
} Usq.'y/o
} ; Q?/qQ}nNw
jj6yf.r6c
e"&QQ-q
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: jH?!\F2)+
M$U Zn
static holder _1; OU'm0Jlk
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5[Uv%A?H#_
\h5!u1{L
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Sjo7NR^#e
而不用手动写一个函数对象。 5&TH\2u
{fa3"k_ke
P$5K[Y4f
VMH^jCFp
四. 问题分析 20cEE>
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .JX9(#Uk
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 DhD^w;f]
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D";@)\jN
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^]MLEr!S
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~DP_1V?
h&2l0|8k
五. 问题1:一致性 fs0EbVDF
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| vX|5*T`(
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ZaF9Q%
Mh~E]8b
struct holder odW K\e
{ P7\?WN$p
// .FC|~Z1T<F
template < typename T > \IZY\WU}2
T & operator ()( const T & r) const IR|#]en
{ vKBijmE
return (T & )r; 3<HZ)w^B
} 4d\V=_);r
} ; Ui.S)\B
Y&-%
N
这样的话assignment也必须相应改动: Uj)Wbe[)p0
~3Y4_b5E
template < typename Left, typename Right > c3.;o
class assignment ?OS0.
{ a'(B}B=h
Left l; Vrs?VA`v$
Right r; qyP={E9A
public : ZlP+t>
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X}H?*'-
template < typename T2 > U=PTn(2
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ^@^K
<SVc
} ; `T{'ufI4B
hlmeT9v{
同时,holder的operator=也需要改动: @MO/LvD
V.Tn1i-v
template < typename T > PU8dr| !
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const
fj'7\[nZ
{ )3k?{1:
return assignment < holder, T > ( * this , t);
wSi$.C2
} Z@}qL1
bvS6xU-
J
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 3~:9ZWQ/
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N-W>tng_x
H$.K
return l(rhs) = r; IKV!0-={!z
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。 0o!mlaU#
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8Qhj_
Xw3j(`w$,
template < typename Tp > a|#TnSk
class constant_t 9{
#5~WP
{ N&