一. 什么是Lambda &D|+tu{
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Fv(FRZ)
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, E>|fbaN-%
O|Y`:xvc
<v\$r2C*
UZ-pN_!Z:
class filler x!7!)]h
{ ^;{uop"DS
public : ]:n9MFv
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} .f[z_%ar
} ; >,Zn~8&Z
}YiFiGf,
)2^r
0(x
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: klc$n07
C%%gCPI^y
Aj/EaIq
oFzmH!&ED
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); hq&9S{Ep
|rgPHRX^Hn
NTGWI$
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IQ$ 6}.
Fl(j,B6Z
2PNe~9)*#
3<1x>e2nT
二. 战前分析 k|jr+hmn":
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。 M`*
BS
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 |v#rSVx
n0 V^/j}
u{sb^cmy
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); _Db&f}.`
/* --------------------------------------------- */ yKz%-6cpSl
vector < int *> vp( 10 ); ]1[:fQF7/L
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); P*ZMbAf.
/* --------------------------------------------- */ sQ[N3
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); 4l>d^L
/* --------------------------------------------- */ M[u6+`
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); &zP>pQr`#
/* --------------------------------------------- */ AYp~;@
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); )ac!@slb^7
/* --------------------------------------------- */ xZ>j Q_}
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 59+KOQul6
>Ml5QO$*.q
47f\
(S?DKPnR
看了之后,我们可以思考一些问题: [r'A8!/|[
1._1, _2是什么? :l?mNm5
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。 lJT"aXt'M
2._1 = 1是在做什么? $~%h4
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~-R2mAUK
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .;l`VWP
d9%P[(yM^
<z>oY2%
三. 动工 l@-h.tS
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: qOnGP{
RAuVRm=E
)8SWU)/
W,_2JqQp
template < typename T > uv^x
class assignment _-9cGm v
{ -~X[j2
T value; >VX'`5r>uw
public : A5%$<
assignment( const T & v) : value(v) {} x($Djx
template < typename T2 > Xkg
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } >7S@3,C3ke
} ; LhM$!o?W
gU NWM^n
y~VI,82*
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &|db}\jT
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %qTIT?6'
m7u`r(&
p(8 @
U~;tk@
class holder a(D=ZKbVU
{ FouN}X6
public : =
template < typename T > V*@Y9G
assignment < T > operator = ( const T & t) const !6@ 'H4cb=
{ 7mMMVz2
return assignment < T > (t); t8rFn
} `|nCnT'
} ; F"O\uo:3
$(]nl%<Q
evYn}
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: KB(W'M_D\
GQ>0E
static holder _1; u*rP8GuS
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1 <+aF,
kc't
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Y?3tf0t/
而不用手动写一个函数对象。 f.+1Ubq!5
5g/,VMe
}u=Oi@~
*kg->J
四. 问题分析 g$?^bu dxv
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。 v^8sL` F
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。 ck5cO-1>6
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4gsQ:3
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kP ,8[r
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zqXF`MAB=
p?,<{mAe
五. 问题1:一致性 /UK]lP^w]!
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?| dS4z Oz"
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4n7Kz_!SVf
k:R\;l5
struct holder k_7b0dr%F
{ H@?} !@
// fe98Y-e
template < typename T > #X?[")R
T & operator ()( const T & r) const _lwKa,}
{ &{a!)I>
return (T & )r; =2Yt[8';
} 9n{Y6I
x:
} ; C9sU^]#F
]Z8u0YtM)
这样的话assignment也必须相应改动: pTwzVz~
:VZS7$5
template < typename Left, typename Right > >Wt@O\k
class assignment cr{yy :D
{ #NYnZ^6e
Left l; T:X*
Right r; R P<M
public : @ztT1?!e
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vxEi C:&]
template < typename T2 > (4/"uj5
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } \]]K{DO
} ; @tm2Y%Y!
WX?nq'nr
同时,holder的operator=也需要改动: 6dr'nP
&|GH@^)@
template < typename T > ~^Cx->l
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const D5P-$1KPt
{ *pa hZiO
return assignment < holder, T > ( * this , t); }
u;{38~
} v.Bwg7R3
)2?]c
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 NeY*l
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y,x 2f%x
7CH&n4v
return l(rhs) = r; <$z[pw<
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。 )H
W
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `J,>#Y6(J
n~ad#iN
template < typename Tp > 5S!#^>_
class constant_t ";rXCH.
{ ,W)DQwAg
const Tp t; m_/Ut
public : SED52$zA
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?g+3 URpK
template < typename T > by
@q g:
const Tp & operator ()( const T & r) const giNXXjl
{ q x)\{By
return t; {TNORbZz
} '=E;^'Rl
} ; V*\hGNV
/ZV2f3;t
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U|Fqna
下面就可以修改holder的operator=了 i;^lh]u
vK)'3%
template < typename T > 1<_][u@
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const ,:(s=JN+
{ J"AR3b@,$?
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); qBBCnT
} A|f6H6UUx
&!/>B .
同时也要修改assignment的operator() .ifz9jM'
`qs,V
template < typename T2 > yk4@@kHW
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } jI\@<6O
现在代码看起来就很一致了。 >(a35 b$
@h|qL-:!vG
六. 问题2:链式操作 >p-UQc
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q ")Xg:
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。 >M2~p&Si
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。 HN5661;8
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。 \09A"fs{
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G"FO%3&|
nDraX_sm=
template < typename T > F&wAre<
struct result_1 :
b`N(]
{ P'8RaO&d
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %.=}v7&<z
} ; hb;CpA
*MmH{!=
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: qa^cJ1@
U_IGL
template < typename T > C%Lr3M;S'
struct ref X,w X)9]J
{ L/jaUt[,
typedef T & reference; CPy>sV3Ru0
} ; VrRF2(Kn?
template < typename T > #[jS&rr(
struct ref < T &> :L@;.s
{ D-{*3?x
typedef T & reference; sA?8i:]O:
} ; 4E.9CjN1>
kV1L.Xg
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '/xynk%)xw
=?C <