一. 什么是Lambda {(;B5rs
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qYiv
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, T8U[xu.>
3Y`>6A=
I:F
<vE
|~eY%LB
class filler GMBJjP&R]
{ G;NB\3~X
public : !3h{lEB
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ?;^5ghY$
} ; QWw"K$l
vO]J]][
_lP4}9p
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: `gI~|A4
gKWzFnW
ugI#ZFjJWE
';6X!KY+]
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); jB!W2~Z
kbhX?; <`
+`| mJa
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G?<pBMy
`E W!-v)
\-OC|\{32
MKC$;>i
二. 战前分析 &:No}6
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。 cz#_<8'N
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 K_>/lirE?
f*<ps
o
"y$ qrN-
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); |'<vrn
/* --------------------------------------------- */ @h#Xix7
vector < int *> vp( 10 ); s`c?:
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @Dj:4
/* --------------------------------------------- */ vTd-x>n
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ({e7U17[#
/* --------------------------------------------- */ GJ `UO
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); C_G1P)k
/* --------------------------------------------- */ +9zA^0
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); :!O><eQw
/* --------------------------------------------- */ ZoxS*Xk
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); @6b[GekZ<
-NzTqLBn
1Nj=B_T
K_#UZA< Y
看了之后,我们可以思考一些问题: M/#U2!iFk
1._1, _2是什么? ~^7r?<aKc
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。 S?4KC^Y5
2._1 = 1是在做什么? .S_QQM}Q
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。 C3}Aq8$6
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。 h0Jl_f#Y
&@6 GI<
s}(X]Gx1
三. 动工 }0;Sk(B>
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QNArZ6UQ
4SR(->@
<*Ub2B[m
)GJP_*Ab
template < typename T > $.:3$et@/
class assignment .zSD`v@[
{ HO5d%85
T value; {mSJUK?TKl
public : jczq`yW
assignment( const T & v) : value(v) {} Y<Q\d[3^F
template < typename T2 > M#a&\cqC
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } Y Pszk5hn
} ; D|Si)_
Iz
4seciz0?
>a=d;
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]l[2hy=
cV
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]XUSqai
Mr*|9h
V@Wcb$mgk
\hbiU]
class holder *]x_,:R6Ow
{ qks|d_
public : doD>m?rig3
template < typename T > $Ha%Gr
assignment < T > operator = ( const T & t) const &Rp"rMeW
{ )N7n,_#T>
return assignment < T > (t); 2[up+;%Y
} Y=Hz;Ni
} ; J#7y<
s
16$y`~c-z
;&,.TC?l
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: %-j&e44
(F8AL6
static holder _1; y $V[_TN
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~>%DKJe
1V%'.l9
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Gzm$OHbn
而不用手动写一个函数对象。 .7Kk2Y
3ATjsOL
6vp0*ww
rkYjq4Z@
四. 问题分析 6c<ezEJ
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。 7>-yaL{
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。 n}J^6:1
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r(`nt-o@
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I]uhi{\C
下面我们可以对这几个问题进行分析。 nY^Nbh0
Vz w PBQ -
五. 问题1:一致性 qY# d+F,t
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?| mU G
%LM
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
{L0;{
_!AJiP3!)4
struct holder
yP\Up
{ nq;#_Rkr
// .nZ3kT`
template < typename T > )saR0{e0N
T & operator ()( const T & r) const RP`
`mI
{ qm(1:iK,0
return (T & )r; yFM>T\@
} TzM=LvA
} ; fk3kbdI
Vxh.<b6&'
这样的话assignment也必须相应改动: 59!)j>f
8tQ|-l*
template < typename Left, typename Right > O&$0&dhc
class assignment GLh]G(
{ <_:zI r,
Left l; 3"rkko?A
Right r; v>-YuS
public : V5MO}
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} J22r v(
template < typename T2 > }uQ${]&D
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } DO^y;y>
} ; ~_ P YNY`"
r!K|E95oj9
同时,holder的operator=也需要改动: '_o@VO
K{L.ZH>7
template < typename T > E`AYee%l
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const l3J$md|f
{ oI@9}*
return assignment < holder, T > ( * this , t); J{~Rxa
} PDC]wZd/
{;k_!v{
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 )Au&kd-W@(
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f\}22}/
~:2K#q5C
return l(rhs) = r; %#k,6;m
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 gaeOgP.0
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Sdc*rpH"(
")M;+<c"l
template < typename Tp > LK+felL
class constant_t .,mPdVof
{ og-]tEWA1
const Tp t; sv=H~wce
public : 8p=>?wG
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 295w.X(J
template < typename T > ;BI)n]L
const Tp & operator ()( const T & r) const Gah lS*W
{ (,LL[&;:
return t; F]5\YYXO
} ~zyQ('
} ; k/#>S*Ne
c]v
+
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @^CG[:|
下面就可以修改holder的operator=了 ,qy&|4Jz
0j$OE
template < typename T > rzV"Dm$'
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const Yy@g9mi
{ ^<;w+%[MT
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); p&5S|![\
} !$r9C/k
t w!.%_1^
同时也要修改assignment的operator() -S$$/sR
fuyl/bx}
template < typename T2 > 0yTQ{'Cc
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } k7T
alR
现在代码看起来就很一致了。 o+^Eu}[.
)ddsyFGW
六. 问题2:链式操作 .,mM%w,^O
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {!t=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。 q^6N+ ^}QN
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。 [&daG