一. 什么是Lambda 4tL<q_
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 QXCH(5as
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, BA\/YW @
u]}s)SmDk
l/;X?g5+
:0Z^uuk`gq
class filler ?X@fKAj
{ n]8<DX99Q0
public : ;iDPn2?6?x
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} :#dE:L;T
} ; 2,ECYie^
\RNg|G
/Mb"V5S(W
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: _|h8q-[3
/mo(_
LU!dN "[k
h -iJlm
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); rG,5[/l
3u%{dG a
z-M3
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9x,RvWTb
>S$Z
ss;R8:5
xsWur(> ]
二. 战前分析 \*=7#Vd
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (sVi\R
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 2]% h$f+
Bl=tYp|a
eQQ>
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ^CwR!I.D}4
/* --------------------------------------------- */ [+qCs7'
vector < int *> vp( 10 ); !w&kyW?e
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zYl#4O`=c
/* --------------------------------------------- */ C8F 7bG8c
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); sz9L8f2
/* --------------------------------------------- */ 3fN.bU9_
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); Z7 E
/* --------------------------------------------- */ 'X shmZ0&
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); qzb<J=FAU
/* --------------------------------------------- */ R8.CC1Ix
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); K~ ;45Z2
'\jd#Kn'h
JxyB(
% YOndIS:
看了之后,我们可以思考一些问题: A*W)bZs.
1._1, _2是什么? 6e7{Iy
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。 )7_"wD`
z
2._1 = 1是在做什么? 'Ei;^Y 1e
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。 fS^!ZPe1
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。 zt^48~ry
2t $ j
@LJpdvb
三. 动工 Ivb4P`{
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,t1abp{A
#s!'+|2n
TX#m&vh
P./VmY'
template < typename T > {3&|tk!*
class assignment QBR=0(giF
{ kI%%i>Y}
T value; \>Efd
public : (Vo>e =q
assignment( const T & v) : value(v) {} 7Pa@1']
template < typename T2 > A&>.74}p
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } Wh&8pH:
} ; L/"0ws_
o/ui)U_
Y#g4$"G9
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \W%UZs
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u ElAnrm
'=l[;Q^Q
<})'Y~i
|ae97 5
class holder EM\'GW
{ Q,80 Hor#J
public : IgC}&
template < typename T > ^{8Gt@
assignment < T > operator = ( const T & t) const W\18{mbuy
{ (ND4Q[*6
return assignment < T > (t); j;+?HbL
} }. z&P'
} ; [~&XL0
.; )l
A'nq}t 3
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Znetzm=0
csfgJ^ n
static holder _1; ^ "\R\COQ
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^Idle*+
C)cwAU|h#
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); /Wf^hA
而不用手动写一个函数对象。 JsotOic%
/EG~sRvl}
}MlwC;ot
HI@syFaJM
四. 问题分析 z)uuxNv[R
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5Vi>%5A>l
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B<-kzt
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Uo-`>7
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \%p34K\
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yS=oUE$
t-LG }nv
五. 问题1:一致性 MCdx?m3]
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?| p6vKoI#T
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /y>>JxAEb
mA{~PpSb
struct holder [xKd7"d/n
{ iPrLwheb
// a<fUI%_
template < typename T > 8|$3OVS
T & operator ()( const T & r) const
GLGz2 ,#
{ \o';"Q1H
return (T & )r; z,|{fKtY}
} M'!U<Y
-
} ; [b$4Shx
LzCw+@-umw
这样的话assignment也必须相应改动: is/scv<
*OyHHq|>q
template < typename Left, typename Right > T\r@5Xv
class assignment !\g+8>
{ KWWa&[ev)
Left l; ox
;
Right r; 3
zn W=
public : Ve
4u +0
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )Jv[xY~
template < typename T2 > kkK
kf'
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } t>H`X~SR?
} ; -@ZiS^l
m RZ:ie
同时,holder的operator=也需要改动: ^H6<Km
l/V
?h1H.s2X
template < typename T > RW P<B0)
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ;vb8G$
{ 6[]]Y,Y
return assignment < holder, T > ( * this , t); !`7B^RZ
} ~0b O}
C2{lf^9:&
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。 D0N9Ksq
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \);4F=h}f
vip~'
return l(rhs) = r; Sv;_HZ
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。 m%PC8bf`S
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l|hUw
d,by/.2
template < typename Tp > q=lAb\i
class constant_t vpU#xm.K
{ 3T&6opaF
const Tp t; ?^j^K-rx
public : $u/E\l
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 03j]d&P%d
template < typename T > ~l2aNVv;
const Tp & operator ()( const T & r) const MJ=)v]a
{ WlYs~(=9
return t; CwJDmz\tk
} Q%-di=
} ; { m|pl
7G)H.L)$m"
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *~/OOH$"
下面就可以修改holder的operator=了 8KH\`5<
$\k0Nup}
template < typename T > |A8/FU2{
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const WF\)fc#;_o
{ ZR\VCVH\^
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); $fgf
Y8
} #);[mW{F
&[hLzlrg
同时也要修改assignment的operator() d`1I".y
=LTmr1?
template < typename T2 > *kIc9}
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } =f(cH152T
现在代码看起来就很一致了。 $TI5vhQ
U8(Nk\"X\
六. 问题2:链式操作 +<prgP`v
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;us%/kOR
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ",)Qc!^P$
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。 aTzjm`F0
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。 !cGDy/|
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jP~Z`yf
rS1fK1dys
template < typename T > |7#[ (%D!
struct result_1 P4T h_B7
{ t^ZV|s 1
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S(mF%WJ
} ; {hJXj,
M?/jkc.8H
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: M4WiT<|]R
0cT*z(
template < typename T > ,hVvve,j}
struct ref 3<F </
{ )(7&X45,k
typedef T & reference; !pJeA)W;
} ; *9p |HX=
template < typename T > VAC iVKk
struct ref < T &> 9 fMau
{ 2!Bd2
typedef T & reference; X";@T.ZGut
} ; w}{5#
zm,@]!wI
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "k Te2iS
D3c2^r$Z
template < typename T > f7I{WfZ\P
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5E0eyW
{
4^<