一. 什么是Lambda zIu1oF4[
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^#nAS2w7U
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, W|:WAxJ*d
u URf
=#W6+=YN8
E:2Or~
class filler 2n\EZ
{ ="V6z$N
public : ^Kn}{m/3Y
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} HxjhP(
} ; },l3N K
[|vdr.
J(0c#}d
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: dP82bk/e
#soWX_>
d;`JDT
8"+Kz
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); !( /dbHB
sPut@4[S
`,J\E<4J
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '2eggX%
2vynz,^ET
,a}+Jj{
>y5~:L
二. 战前分析 Ls( &.
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。 vForj*Xo
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 ikUG`F%W
"lB[IB)
6:H@=fEv
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); _k&vW(O=:
/* --------------------------------------------- */ X4gs{kx}|
vector < int *> vp( 10 ); d-X<+&VZ
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |Gz(q4
/* --------------------------------------------- */ yN9/'c~
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ol-U%J
/* --------------------------------------------- */ fnB[b[
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); QN":Qk(,q
/* --------------------------------------------- */ g/eE^o~;
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); NbH;@R)L
/* --------------------------------------------- */ P9BShC5
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); umI@ej+D
O|d"0P
A|7%j0T
6YNd;,it>p
看了之后,我们可以思考一些问题: S/V%<<[>p]
1._1, _2是什么? EjrK.|I0
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。 ",Mr+;;:[
2._1 = 1是在做什么? .r4*?>
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。 Kqm2TMO]>V
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。 4S5U|n
jBb:)
''tCtG"
Xi
三. 动工 \(C6|-:GY
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: G0)}?5L1J
~7ZWtg;B
n&1q*
?L x*MJZ
template < typename T > ^M0
class assignment \ ,D>zF
{ {u~JR(C:
T value; 6Z.Fyte
public : >P@g].Q-
assignment( const T & v) : value(v) {} FF #T"y0Y
template < typename T2 > HAwdu1$8
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } c^3,e/H
} ; _0}u0fk
,+~8R"
m~04I~8vk
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y
\ Gx|
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &n9&k
Em
]n}aePl}oU
#zRHYZc'T|
F_G .$aCc
class holder agt/;>q\~
{ 6%it`A8}
public : H-\Ym}BGu
template < typename T > GXG 7P,p,
assignment < T > operator = ( const T & t) const `R;i1/
{ .+A)^A
return assignment < T > (t); fqjBor}
} (@->AJF1\
} ; ,?P< =M
$GP66Ev
:{+~i.*
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: p4V* %A&w
wx^Det
static holder _1; i\<S ;
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
E;}&2 a
!wN2BCSY@
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Idb*,l|<
而不用手动写一个函数对象。 BmKf%:l}
G9NI`]k
-0UR%R7q
|.VSw
四. 问题分析 !B 4z U:d
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 8OKG@hc
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 FRuPv6
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }f;WYz 5
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ugN t7P,^
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `6)(Fk--"
1Y87_o'd
五. 问题1:一致性 n&Ckfo_D
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &#L C'
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jYi,oE
6#7hMQ0&;O
struct holder
yUj`vu2
{ i,h 30J
// ~n-Px)
template < typename T > ?TeozhUY
T & operator ()( const T & r) const #B<EMGH
{ ?HJh;96B
return (T & )r; OKAU*}_
} ele@xl
} ; yAfwQ$Ll7
Asv]2> x
这样的话assignment也必须相应改动: ~4khIz
)i}j\";>L
template < typename Left, typename Right > I%u 2 ce
class assignment 0CX,"d_T,
{ n1J u=C
Left l; yI 2UmhA
Right r; &EqLF
public : R|n
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z3y{0<3
template < typename T2 > GuO}CQs^W
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } <mQXS87
} ; (oi:lC@h*
!{g<RS(c
同时,holder的operator=也需要改动: \= v.$u"c
4~,Z ' k
template < typename T > hE|P|0U,n
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const l::q
F 0
{ o5bp~.m<
return assignment < holder, T > ( * this , t); J-hJqR*;K
} G9f6'5 O
zbmC?2$
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。 xIGq+yd(
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #73pryXV
SI=$s>1
return l(rhs) = r; oT-gZedW(
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <{isWEW9]3
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !?nbB2,
{4D`VfX_
template < typename Tp > m+0yf(w
class constant_t ;cXw;$&D
{ v>_@D@pr
const Tp t; XVqOiv)
public : C(ij_>
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vkIIuNdDlx
template < typename T > n9'3~qVZ
const Tp & operator ()( const T & r) const E+aePo U
{ VHxBs
return t; t(u2%R4<d
} w*-42r3,'
} ; |NuMDVd+s
e9o\qEm
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^ Oh
下面就可以修改holder的operator=了 F_Y]>,U
P.y +jyu
template < typename T > 3YHEH\60^
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const i"h\*B=
{ 'X;cgAq8(
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t));
h[W`P%xZ
} hzo> :U
N d].(_
同时也要修改assignment的operator() 'JOUx_@z
GC')50T J
template < typename T2 > Ymz/:
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } V|8'3=Z=
现在代码看起来就很一致了。 rYb5#aT[
YvJFZ_faX
六. 问题2:链式操作 #L*\ ^ c
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `HX:U3/
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。 8A#,*@V[
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。 Pk;\^DRC
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。 ], lLDUZ\
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (/A.,8Ad
Sq5,}oT_{j
template < typename T > f/)Y {kS6
struct result_1 $
VT)
{ M+ +Dk7B
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6u, g
} ; |p:4s"NT
B4y_{V
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: P T;{U<5
7m2iL#5[
template < typename T > ,X|Oe@/
struct ref 2R\K!e
{ zG9FO/@av
typedef T & reference; 1dN/H)]
} ; QLJ\>
template < typename T > 1CC0]pyHX
struct ref < T &> ji/`OS-iq
{ xrf|c
typedef T & reference; 2u]G]:ml
} ; 'gY?=,dF>
RdX+:!lD
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Qw0k-t0=4
2+&