一. 什么是Lambda o'x_g^ Y
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZaEBdBv
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,
B`RW-14g
uAPLT~
)w}*PL
B}TInI%H
class filler Nlf&]^4(0
{ j`LT`p"9S
public : x| ~D(zo
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} MkluK=$
} ; (&N$W&
8KtF<`A)
yK @X^jf
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: % @^VrhS
37ri b
he#Tr'j
`Tm8TZd66
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); ?j^?@%f0
Bv
|jo&0n
hg86#jq%
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e\|E; l
V,"AG
TZ[Fu{gZ
.{Eg(1At
二. 战前分析 +Fkx")
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ZQ-z2s9U
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码
=t>`<T|(
<R]Wy}2-
#L+s%OJ`
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ^*owD;]4_
/* --------------------------------------------- */ LeRh(a`=$
vector < int *> vp( 10 ); >P]I&S-.
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w~FO:/
/* --------------------------------------------- */ XN 0RT>@
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); 8xGkh?%
/* --------------------------------------------- */ ogh2kht
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); BYA=M*f
/* --------------------------------------------- */ Y9(i}uTi
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); []]LyWk
/* --------------------------------------------- */ y&O_Jyg<
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); c9_4ohB
h.+,*9T\
zDQ\PZ~
Y;F,GxR}
看了之后,我们可以思考一些问题: uJAB)ti2I
1._1, _2是什么? ?;r7j V/`j
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。 oqm{<g?2
2._1 = 1是在做什么? tX2>a
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。 U:\oGa84A
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。 ,r)d#8
Vm5P@RU$w;
:-jP8X
三. 动工 JeSkNs|vB
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6`PGV+3j
;{)@ghD
'kONb
?wiq
3f 6
template < typename T > UVuuIW0k
class assignment zYl+BM-j,6
{ qcoZ2VJ hh
T value; ',-X#u
public : p`V9+CA
assignment( const T & v) : value(v) {} [}g5Z=l
template < typename T2 > #JT%]!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 74!JPOpQH
} ; kTe<1^,m
|D_n4#X7u
&I">{J<
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _:z;j{@4
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a/xCl
:=8q
4xC6#:8
q\b9e&2Y
E52:c]<'m
class holder O9 r44ww
{ 'k) P(H
public : kys-~&@+
template < typename T > +GEKg~/4e
assignment < T > operator = ( const T & t) const ^{,},
i
{ J'oz P^N
return assignment < T > (t); d=Ihl30m
} >L3p qK
} ; (#>5j7i8#
mi3q1npb7[
pc(9(. |
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: [+2^n7R
A=>6$L];'
static holder _1; .Sth
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
6}ewBAq%
P>cJ~FM
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); X>YOo~yS5
而不用手动写一个函数对象。 G5@@m-
Xrs~ove1V
#rL@
yD'h5)yu
四. 问题分析 8TM=AV
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。 M%LwC/h:,
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。 p_y*-,W
(
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D%}o26K.C
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0md{e`'q:
下面我们可以对这几个问题进行分析。 , 0ja _
O-m}P
五. 问题1:一致性 Ji:@z%osr
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?| h*'5h!
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 DxG'/5jQ[
J*k=|+[
struct holder Vc<n6
{ `t"Kq+
// (8/xSOZ[
template < typename T > PhdL@Mr
T & operator ()( const T & r) const T+( A7Qrx%
{ a,\u|T:g
return (T & )r; dXN&<Q,
} U5s]dUs (
} ; 6XqO'G
1a4 $.
{
这样的话assignment也必须相应改动: `2+52q<FO
f2XD^:Gc
template < typename Left, typename Right > .;Yei6H
class assignment p
=O1aM
{ G7xjW6^T
Left l; `&DiM@Sm
Right r; #J9XcD{1
public : uQ)]g
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $^GnY7$!>
template < typename T2 > &WS%sE{p_
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ~)(Dm+vZ
} ; 1 .CYs<
AX?6Q4Gq1
同时,holder的operator=也需要改动: wEqCuhZ
)f|6=x4
template < typename T > X ^)5O>>|t
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const h{9pr
{ g_=ZcGC
return assignment < holder, T > ( * this , t); SJe;T
} m#P&Yd4T
W;yZ$k#q}(
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s)=7tHoqB)
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。
EwsJa3
`
|'#NDFI>}
return l(rhs) = r;
w?"l4.E%
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ^hJ,1{o
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vN+!l3O
=$J2
template < typename Tp >
CQHlSV W
class constant_t dDn:^)
{ /vKDlCH*
const Tp t; -tJ*F!w6U
public : L"0L_G
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j/\XeG>
template < typename T > jHzb,&
const Tp & operator ()( const T & r) const "a7d`l:
{ otx7J\4
return t; mB`r6'#=
} I
Cs1=
} ; A>k;o0r
7y3; F7V
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C_/oORvK
下面就可以修改holder的operator=了 ycN_<
b6ddXM\Z
template < typename T > J(]nPwm=.-
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const AseY.0
{ .nN7*))Fj
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); "lt[)3*
} Z:{Z&HQC
*W
l{2&
同时也要修改assignment的operator() $qqusa}`K
([|M,P6e)U
template < typename T2 > bYfcn]N
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } uQlV zN.?
现在代码看起来就很一致了。 SF7Kb `>Y
'1+ Bgf
六. 问题2:链式操作 ~[{| s')
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ()Z$j,2
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。 %F7k| Na
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。 *!/9?M{p
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。 //(c 1/s
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4^r}&9C~
3
V<8
template < typename T > Ic*Q(X
struct result_1 P-C_sj A7
{ Gu-Sv!4p
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TL5bX+
} ; {!w]t?h
f"Z2&