一. 什么是Lambda `-72>F ;T
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gFWEodx,9
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, '8r8
^g[
dO 1-c`
88 tFB
()@.;R.Z
class filler {V]Qwz)1
{ CX&yjT6`
public : eZN3H"H
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 7]M,yIwc
} ; G1#Bb5q:
L}e"nzTE6I
)Dk0V!%N
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: ,6EZb[;g^
^*cMry
3<zTkI
dI#8CO
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); M5cOz|j/*R
`_ J^g&y~
b2/N H1A
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。
:f?,]|]+-
SQ~N X)
a`EGx{q(
g:.,}L
二. 战前分析 *O(/UVuD\
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。 |
Q1ubS
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 ecY ^C3+S
@n~>j&Kp
E]u'MX
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 5oT2)yz
/* --------------------------------------------- */ m'Ek p
vector < int *> vp( 10 ); 5I8FD".i
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [x$eF~Kp
/* --------------------------------------------- */ -CU7u=*b
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); A]tf>H#1
/* --------------------------------------------- */ eZR8<Z%
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 9Th32}H
/* --------------------------------------------- */ j$|Yd=
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); G)tq/`zNw
/* --------------------------------------------- */ E1l\~%A
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 4P O%qO
yv!''F:9F
%|D\j-~
;G4HMtL
看了之后,我们可以思考一些问题: hdsgOu
1._1, _2是什么? 8zCGMhd
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。 @Q$/eL
2._1 = 1是在做什么? r3c\;Ra7
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 MuFU?3ovG*
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Ew?/@KAV\
|L.~Amd
9h3~;Q
三. 动工 Cdt,//xrz
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GqIvvnw@f
aV?}+Y{#
skR,M=F~
9aF..
template < typename T > :b M$;
class assignment ~/|unV
{ 80 s~ae;
T value; /SPAJHh
public : 3I>S:|=K
assignment( const T & v) : value(v) {} (v'lb!j^#
template < typename T2 > _Y
><ih
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 0'\FrG
} ; k@t,[
G3_mWppH
YA;8uMqh;
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XD+cs.{5
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CQ8o9A/
U&w5&W{F}
j quSR=
{M)3GsP?
class holder +}(B856+
{ $^NWzc
public : WfTdD.Xx
template < typename T > 2=Y_Qrhi
assignment < T > operator = ( const T & t) const 1(:=jOfk
{ rd"]@~v1
return assignment < T > (t); F;MT4*4
} <_sT]?N#
} ; cP#]n)<
8Snq75Q<
)HzITsFZKT
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: ~kj(s>xP
#o r7T^
static holder _1; f<> YYeY
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Xg!|F[i
#nc@!+
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); #H|j-RM2
而不用手动写一个函数对象。 r;%zGF p
/[0 /8f6
u'~b<@wHB
>uPde5"ZF-
四. 问题分析 J%Z)#
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。 y`B!6p
5j
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。 VI|DMx
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $p6Xa;j$ 9
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ' ! UF&
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >h!.Gj
|Z7bd^
五. 问题1:一致性 tls6rto
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^Wqa:;
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l>5]Wd{/
h-_0 A]
struct holder [q>i
{ 2$i 0yPv
// l LD)i J1
template < typename T > ,Y\4xg*`
T & operator ()( const T & r) const ^cmP
{ h$ETH1Ue
return (T & )r; Ay"2W%([`
} B> "r -O
} ; ,~N+?k_
F{H0
%
这样的话assignment也必须相应改动: -< dMD_
W'2-3J
template < typename Left, typename Right > R:IS4AaS
class assignment |v%RjN
{ 2W:?#h3
Left l; }b]y
0"
Right r; kJ<Xq
public : f/[?5M[
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;AL@<,8
template < typename T2 > tCCi|*P
G
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } iB`WXU
} ; Ye=7Y57Nr
|7Xpb
同时,holder的operator=也需要改动: u FYQ^
#<i><EG
template < typename T > b{|/J <Fe
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const zc,9Qfn
{ %qjyk=z+Z
return assignment < holder, T > ( * this , t); *6x^w%=A
} :qSi>KCGh
)|^<woli,
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。 5wFS.!xD
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `E0.P V
AGJ=de.
return l(rhs) = r; ]I' xLh`
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。 OD/P*CQ_
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HxqV[|}0u
7F9g:r/^
template < typename Tp > ie)1 h
class constant_t i!}nGJGg
{ }Ka.bZS
const Tp t; 2hA66ar{$
public : o`1V
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CT:eV7<>s
template < typename T > KjfKo;T
const Tp & operator ()( const T & r) const H"RF[bX(
{ `:BQ&T%UQR
return t; L"du"-
} OTHd1PSOu
} ; ^xNe Eb
A&lgiR*ObT
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,N|R/Vk$+E
下面就可以修改holder的operator=了 9oxf)pjw
rRG\:<a
template < typename T > K#C56k q&
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const D*r Zaqy
{ f}ij=Y9
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); dpn&)?f
} }}bi#G:R+
GxBPEIim
同时也要修改assignment的operator() :2Rci`lp
8J?`_
template < typename T2 >
X-r,>o:
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } !#4HGjPI
现在代码看起来就很一致了。 kR~4O$riG
=qR7-Q8B
六. 问题2:链式操作 DHNii_w4v
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lGHu@(n<
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。 {ugKv?e;
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。 *9{Wn7pck/
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。 %TTL^@1!b
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {*Wwu
f.
)I-?zyL
template < typename T > oS|~\,p"
struct result_1 [tK:y[nk
{ 6V6g{6W,/
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;
83,1d*`
} ; #\S$$gP
Q;,3W+(
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: 70*iJ^|
/?-p^6U
template < typename T > Wu;|(2I
struct ref |afK"N
{ 7{6.
typedef T & reference; 3pjYY$'
} ; 4N=Ie}_`
template < typename T > >rS<