一. 什么是Lambda tc_ 3sC7jN
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YPI-<vM~
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, KoT%Mfu
rjnrju+
(TT}6j
Ml-6OvQ7g
class filler c@L< Z` u
{ U| R_OLWAg
public : dG ?*y
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} \Yr Ue1
} ; $6R-5oQ
5]:U9ts#
Nu)NqFG,
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [j+sC*
>Cq<@$I2EB
gw<q.XL
Tpa5N'O
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); \1M4Dl5!
'PW5ux@`<
`C'H.g\>2Q
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 j8:\%|
+]{G@pn
<t!W5q
)MT}+ai
二. 战前分析 jq0O22
-R
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。 }3WxZv]I}
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 aV0"~5
B/Ws_Kv
dft!lBN
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); !&@615Vtw
/* --------------------------------------------- */ ":N9(}9
vector < int *> vp( 10 ); &m;*<}X
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :e+jU5;]3
/* --------------------------------------------- */ QIFgQ0{
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); R`-S/C
/* --------------------------------------------- */ AbW6x
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); +R75v )
/* --------------------------------------------- */ TIg3`Fon
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); sU^1wB
Rj
/* --------------------------------------------- */ Pr
C{'XDlU
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ~v6D#@%A
)%fH(ns(
0jWVp-y
Bk{]g=DO
看了之后,我们可以思考一些问题: ;5( UzQU
1._1, _2是什么? "_?nN"A7
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。 VuZr:-K/
2._1 = 1是在做什么? %E;'ln4h&,
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。 %mgE;~"&
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。 YtLt*Ig%
vW@=<aS Z
KwVbbC3
三. 动工 XL/u#EA0<
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sV*H`N')S
NvX[zqNP_R
4s
oJ.j8
*lJxH8 \
template < typename T > [dV L&k<P
class assignment 5SQ8}Or3
{ .*Qx\,
T value; ql~J8G9
public : +1!ia]
assignment( const T & v) : value(v) {} 1G`Pmh@
template < typename T2 > tfWS)y7
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } Yx`n:0
} ; /G`]=@~
|JsZJ9W+J
_,*r_D61S
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <%mRSv
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :b!s2n!u
l;E(I_
i)
ZYNsHcTY
Z4bNV?OH
class holder F((4U"
{ 0<*<$U
public : IdN41
template < typename T > )Q JUUn#
assignment < T > operator = ( const T & t) const (**oRwr%
{ 1=v*O.XW`
return assignment < T > (t); NwfVL4Xg
} tO&^>&;5
} ; ue>D7\8
JlJ a
#
Zj
Z^_X3
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: iU:cW=W|M\
aDN`6[
static holder _1; zKK9r~ M
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HK%7g
~F#j#n(=`q
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 7-V/RChBm
而不用手动写一个函数对象。 5~S5F3
-tU'yKhn
9jGu}Vo
!PE]C!*gv&
四. 问题分析 c+GG\:gM
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。 6wg^FD_Q
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。 bhs
_9ivw
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J9 I:Q<;
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *=xr-!MEk
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #rg6,.I)<
*OQ2ucC8j
五. 问题1:一致性 <{cQ2
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?| !TcJ)0
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &,)&%Sg[
onV>.7sG
struct holder (QiAisE
{ O.JN ENZf
// 8l">cVo]T
template < typename T > $NO&YLS@
T & operator ()( const T & r) const V G~Vs@c(
{ :MDKC /mC
return (T & )r; 'O-"\J\
} M'l ;:
} ; ;GD]dW#
ll?X@S
这样的话assignment也必须相应改动: .o}v#W+st
wS3'?PRX
template < typename Left, typename Right > ,wPr"U+7
class assignment <\S:'g"(
{ Xlt|nX~#;
Left l; 7o}J%z
Right r; \.}c9*)
public : x$(f7?s] 1
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8a"%0d#
template < typename T2 > C9 j|OSgk
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } a-J.B.A$Z/
} ; P1f[%1
AwF:Iu^3n
同时,holder的operator=也需要改动: ]J]h#ZHx
{(?4!rh
template < typename T > -35;j'a
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const rU(+T0t?I
{ rQ snhv
return assignment < holder, T > ( * this , t); An/|+r\
} t.C5+^+%
9(<@O%YU
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 YZJyk:H\
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FXU8[j0P_G
Oa>Ppldeg
return l(rhs) = r; l}M!8:UzU
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1yY0dOoLG)
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _GPl gp:
]
@fk] ]R
template < typename Tp > IEvdV6{K
class constant_t sW8dPw
O
{ "5$B>S(Q
const Tp t; ht}wEvv
public : C+&l<
fM&
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %vi83%$'4
template < typename T > eh#(eua0/
const Tp & operator ()( const T & r) const [z9Z5sLO
{ kB%JNMF{A
return t; #C@FYOf*
} ENY+^7
} ; BTrn0
kylVH!
@l
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x'R`.
!g3
下面就可以修改holder的operator=了 \Y}8S/]
Pg7Yp2)Oli
template < typename T > )whA<lC
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const ;i:d+!3XwC
{ RViuJ;
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); U:_^#\p
} 0_t!T'jr7
b>JDH1)
同时也要修改assignment的operator() |$_sX9\`?|
y"wShAR
template < typename T2 > Pk)1WK7E
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } GWip-wI
现在代码看起来就很一致了。 ~W]TD@w
3sZ\0P}
六. 问题2:链式操作 $PHvA6D
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u,4eCxYE$
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。 Thit
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。 }JAG7L&{
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。 jW@Uo=I[
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =w0R$&b&
$iz|\m
template < typename T > _:27]K:
struct result_1 (Ep\Z 6*
{ [!OxZ!
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,zY$8y]
} ; lHX72s|V
Pgea NK5Y
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k$^`{6l
1&Z