一. 什么是Lambda
q8bS@\i
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FH21m wV
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, cRr `r[t
MNmQ%R4jRN
9k^=m)yS'
iC+H;s5<
class filler o5x^ "#
{ /0B?3&H
public : {lUl+_58
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ;1k0o.3
} ; J+gsmP-_
0_pwY=P
SW'KYzn
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: qm5pEort
j77}{5@p
~MQf($]
Q%1;{5
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); Z|dZc wo
WA5kX SdIb
es FL<T
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [eP]8G\
W
#7T ={mh
J5IJy3d
u.Yb#?
二. 战前分析 X*"O'XCA
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 bd*(]S9d
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 O~OWRJ@p
l>?vjy65
}B/xQsTx-
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); HKw:fGt/o^
/* --------------------------------------------- */ ]qHO{b4k
vector < int *> vp( 10 ); deY<+!
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2A
,36,
/* --------------------------------------------- */ BVp.A]
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); "Oko|3
/* --------------------------------------------- */ [E7@W[xr
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); *{s[$}uQ
/* --------------------------------------------- */ X6'&X
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); J vsB^F.4
/* --------------------------------------------- */ 'Jr*oru
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); !|c5@0Wr
2wsZ&y%
(UXB#I~
(Fd4Gw<sq
看了之后,我们可以思考一些问题: io3'h:+9s
1._1, _2是什么? K(<P" g(
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。 #7ZBbq3=
2._1 = 1是在做什么? p<19 Jw<
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。 rNC3h"i\
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。 ra2q. H
)ix E
Nq6CvDXi
三. 动工 7~f6j:{|z
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M0
8Y
oU? X"B9
W^Y(FUy~
W%cPX0
template < typename T > !{lb#
class assignment d6&tz!f
{ 9Wrclai
T value; 9<mj@bI$
public : GqxK|G1
assignment( const T & v) : value(v) {} b;l%1x9r
template < typename T2 > x=N;>
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } @R{&>Q:.
} ; cEu98nP
cfS]C_6d
^dD?riFAk
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fZgU@!z
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \RO Sd
>WX'oP(<
mIodD)?{
^%JWc 3jZ
class holder tH(#nx8
{ ,-kZ5&r
public : i( HhL&
template < typename T > ^O
m]B;
assignment < T > operator = ( const T & t) const yQ50f~9
{ E5Jk+6EcMa
return assignment < T > (t); Y))sk-
} vq:j?7
} ; 6si-IJ
r
|/9Dn%
p\\q[6
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: pE,BE%
PX)qA=4q
static holder _1; _P1-d`b0 a
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ApB0)N
Cx~z^YP'
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 8t!"K_Mkx
而不用手动写一个函数对象。 #u@!O%MJ
cTp+M L
bxq`E!]
cgOoQP/#
四. 问题分析 v^G5
N)F
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。 ?VsZo6Z"
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。 +%v4Ci"%y
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;7>--_?=
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S(l^TF
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WcFZRy-erc
|\t_I~de
五. 问题1:一致性
=`H(`2
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?| jN0v<_PJED
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w2L)f,X
$h9!"f[|j
struct holder "o^zOU
{ 5H5Kt9DoW
// ]3'd/v@fT
template < typename T > M(f'qFY=K
T & operator ()( const T & r) const QNFrkel
{ VuW19-G
return (T & )r; Xy+|D#b
} B#yyO>0k]
} ; {r)M@@[
qFk(UazN
这样的话assignment也必须相应改动: is$d<Y&F
m<4Lo0?nS
template < typename Left, typename Right > ZxWV,s&p
class assignment Op{Mc$5a
{ $@Fj_
N
Left l; ."O(Ig[
Right r; ,e,{6Sg6gl
public : )Be;Zw.|
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \Y$NGB=2[
template < typename T2 > J:a^''
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } QR)eJ5<
} ; ZHJzh\?
T9A5L"-6T
同时,holder的operator=也需要改动: 9'M_t Mm5
I j /J
template < typename T > =g:\R$lQ
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const jg(A_V
{ ->(B:Cz
return assignment < holder, T > ( * this , t); _G|6xlO
} XQA2uR4h
S EmD's
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;o\wSHc
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bOdD:=f
%O${EN
return l(rhs) = r; mVLGQlvVK
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。 BJ5#!I%h
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #z.x3D@^r6
5{> cfN\q
template < typename Tp > hGeRM4zVZZ
class constant_t eu=2a>
{ K2QD&!4/T2
const Tp t; By9/tB
public : :`K;0`C+
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DH%X+r
template < typename T > J98K:SAR
const Tp & operator ()( const T & r) const ?0x;L/d])
{ OZ6%AUot
return t; ]nh)FMo
} uRIr,U^
} ; ]+8,@%="
@h]H_
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 809-p_)B
下面就可以修改holder的operator=了 kAoai|m@R
P_gQ-pF.
template < typename T > cW
RY[{v
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const {~SR>I3sv
{ y[cAU:P?
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); >7|37a
} *K;~V
2+.m44>Ti
同时也要修改assignment的operator() z!%}0
e#wn;wo?
template < typename T2 > $f+9svq
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 19S,>
现在代码看起来就很一致了。 x^"OH
@;0Ep0[
六. 问题2:链式操作 -3fvO~
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P1kd6]s
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 seq$]
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。 FD<~?-
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。 1gC=xMAT
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7"NUof?i
7j
Q`i;L}Y
template < typename T > e|I5Nx2)
struct result_1 ,RZktWW_
{ R?W8l5CIk
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6=
} ; Q|>y2g!
D"MNlm
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: VioVtP0
KH;e)91
template < typename T > &z