一. 什么是Lambda ])$."g
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !SO$k%b}!
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, (IoPU+1b
y:hCBgc;`c
7{kpx$:_
QigoRB!z#9
class filler Ads<-.R
{ Y1Gg (z
public : 3G%XG{dg
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 2h|(8f:y
} ; /C,>
|ZST
Y}RXA
?|Q5]rhs
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: VtzyB
.qqb>7|q
\ ]kb&Qw
bzj!d|T`
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); +>i<sk
)bIK0h
S}v{^vR
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l_YdIUl
?*z(1!
02J6Pn3
.J1Hg
二. 战前分析 0ez
i?Um
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。 aoakTi!}
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
#8Id:56
z!1/_]WJ,
+EiUAs~H
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); -}N\REXE
/* --------------------------------------------- */ } TX'Z?Lq
vector < int *> vp( 10 ); D|Ih e%w-
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <R`,zE@t'(
/* --------------------------------------------- */ P/gb+V=g!
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); y_7XYT!w
/* --------------------------------------------- */ \\R*V'e!
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 0oi5]f6g?8
/* --------------------------------------------- */ \@PUljU]
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 7QOC]:r
/* --------------------------------------------- */ |bG [TOa
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); Y;> p)'z
c&Su d, &
tO+ %b=Z^
"13
:VTs[5
看了之后,我们可以思考一些问题: GdfKxSO
1._1, _2是什么? kq1M<lk
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。 CK!pH{n+
2._1 = 1是在做什么? R/Dy05nloe
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)lv)4P
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。 G|PIH#
J,^pt Ql
K3r>nGLBo
三. 动工 dn)tP6qc/
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J\dhi{0
4G;`KqR@
dS;|Kl[Om
c9g \7L,Z
template < typename T > MBYD,v&
class assignment ">D(+ xr!)
{ |Qt`p@W
T value; c;|&>Fp
public : pqQdr-aR=
assignment( const T & v) : value(v) {} <>*''^
template < typename T2 > 9
<kkzy
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } %yuIXOJ
} ; W}e[.iX;
#;*ai\6>vD
A^Hp #b@
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9
K /
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %wjU^Urya
TNPGw!
FO'.
a
ZV<y=F*~f
class holder Ff#N|L'9_
{ VzYP:QRz
public : ,YMdXYu`s
template < typename T > k#=leu"I
assignment < T > operator = ( const T & t) const ;,B@84'
{ 7jg(j~tQ
return assignment < T > (t); ;'18
} 1\608~ZH
} ; pYhI{
v!'@NW_
{u=\-|t
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: n$![b_)*
DwrCysIK
static holder _1; 'm!11Phe
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R?9Plzt5
WlLZtgq
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); k;:u| s8NS
而不用手动写一个函数对象。 36Z`.E>~L
XOU-8;d
x#gmliF
q}A3"$-F
四. 问题分析 +q=jB-eIx
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S~(VcC$K
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。 <$3nD b-
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .
;@)5"
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U#1yl6e\I
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W%XS0k}x
?oDfI
五. 问题1:一致性 g$T_yT''
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?| >93{=+
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qF6%XKbh=
=cKk3kJC
struct holder Sl<-)a:
{ NCM{OAjS5U
// N8(x),
template < typename T > .Zt/e>K&
T & operator ()( const T & r) const 0JRBNh
{ dSOn\+
return (T & )r; S+xGHi)
} .6/p4OR|
} ; |2&mvjk@H
<@j
这样的话assignment也必须相应改动: Uus)2R7
np>!lF:
template < typename Left, typename Right > KeOBbe
class assignment __n"DLW
{ n|,Vm@zV
Left l; HY| SLk/E
Right r; ,Y5 4(>>%
public : #<>E+r+
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5'Ay@FJ:
template < typename T2 > qlT:9*&g
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } fU~y481A
} ; NGQIoKC
^A<.s_
同时,holder的operator=也需要改动: h=y(2xA
:Du{8rV
template < typename T > b`Ek;nYek
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 9/KQAc*
{ B;7s ]R
return assignment < holder, T > ( * this , t); <0qY8
} ]G&\L~P
K:50?r_-6
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。 %|* y/m
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #YVDOR{z
cCKda3v!O
return l(rhs) = r; R#bV/7Ol
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。 0H]9$D
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &>4$ [m>n
128 rly
template < typename Tp > m/B9)JzY
class constant_t ZS>/ 5
{ +hhbp'%
const Tp t; I%*Zj,>
public : I}0-
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L`@&0Zk
template < typename T > ?gP/XjToMg
const Tp & operator ()( const T & r) const |-Klh
{ l>P~M50D?{
return t; G%/cV?18
} Y k6WSurw
} ; RXvcy<
H$iMP.AK
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \/%Q PE8
下面就可以修改holder的operator=了 WW@"75t
N5]68Fu'({
template < typename T > HY#("=9< h
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 8(K~QvE~
{ ]@]"bF!Dn
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); t$D[,$G9
} ]>!_OCe&
2YEn)A@8
同时也要修改assignment的operator() .kDCcnm
]V\g$@
template < typename T2 > 52Ffle8
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } $}o,7xAn
现在代码看起来就很一致了。 sW`iXsbWM>
k)_#u;qmG
六. 问题2:链式操作 LYKm2C*d
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2uB26SEIl
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Ps,w(k{d
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ViONG]F
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;yoq/
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r2`?Ta
aq**w?l
template < typename T > TK1MmL
struct result_1 5Z0x2jV
{ w8zQDPVB%
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :{i mRa-
} ; #f@53Pxb
sAj$U^Gp
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: 1x8]&
:udZfA\sW
template < typename T > "q8'tN><