一. 什么是Lambda ZGsI\3S
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e.Gjp{
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, ,p)Qu%'
12o6KVV^x
+aZcA#%
(b#4Z
class filler ?8!\V NC.
{ &[W53Lqa
public : E@/*eJ
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} qq'%9
} ; 8s9ZY4_
'B9q&k%<
nw,XA0M3
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: P<C=9@`!
1a79]-j
Y{I,ipU.
1)t*l;.
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); B*OBXN>'P
wO&+Bb\=
F S!D
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *n x$r[Mqj
V {C{y5
g@|2z
xU;/LJ6
二. 战前分析 V:
n\skM
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。 d=eIsP'h
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 :x3"Cj
^^T
xx
RMs+pN<5
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); C+%6N@
/* --------------------------------------------- */ PrhGp
_5
vector < int *> vp( 10 ); ApTE:Fm1
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b_w(F_0
/* --------------------------------------------- */ LhCwZ1
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); o0 |T<_
/* --------------------------------------------- */ tLzb*U8'1w
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); E RjMe'q4
/* --------------------------------------------- */ k"F \4M
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 2#Du5d
/* --------------------------------------------- */ NCivh&HR
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); dZ|x `bIgs
$&X-ay o
qGdoRrp0Ov
Mhu|S)hn
看了之后,我们可以思考一些问题: W|(U}PrC
1._1, _2是什么? jidRh}>a=
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 O"~CZh,:r}
2._1 = 1是在做什么? KnC:hus
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 F$@(0c
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。 _c>8y
6PT"9vR`)
I~Q
G
三. 动工 0y`r.)G
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9@>Q7AUCQ
nLY(%):(P
& ^;3S*p
o[%\W
template < typename T > ."Q}2
class assignment :B~m^5
{ lf\x`3Vd
T value; p&2oe\j$,
public : p :zRgwcn
assignment( const T & v) : value(v) {} #|/+znJm
template < typename T2 > }=p+X:k=
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } X16vvsjw5
} ; l#TE$d^ym
"t%Jj89a\
F^CR$L& K
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t!\B6!Fo
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &3 *#h
?N=`}}Ky-
;r}yeISf
sBa&]9>m
class holder @?*;
-]#)
{ ^$s&bH'8
public : e2kW,JV/<$
template < typename T > }H:wgy`
assignment < T > operator = ( const T & t) const LZDJ\"a-
{ Y)2#\ F
return assignment < T > (t); (qzBy \\p
} '7
t:.88
} ; r7FpR!
"R]wPF5u
1D1qOg"LE
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: `L%<3/hF
o(yyj'=(
static holder _1; 3F32 /_`
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?2,{+d |
&qP0-x)
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); n(W&GSj|u9
而不用手动写一个函数对象。 [l}H%S
x/0loW?q^
t==\D?Rt
y@r g_Paq
四. 问题分析 VIg6'
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。 L*cP8v4
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。 \_x~lRqJJ
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 54#P
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。
'Pxq>Os
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CU:HTz=
\027>~u
{
五. 问题1:一致性 JCci*F#r
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?| 9Dp0Pi?29
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?JBA`,-
&gcZ4gpH
struct holder 4 %V9
{ PMT}fg
// _'l"Dk
template < typename T > Ol;DJV
T & operator ()( const T & r) const xnHB
<xrE}
{ 5\}E4y
return (T & )r; qRHT~ta-?
} ={;7WB$
} ; QD-`jV3
&ET$ca`j#
这样的话assignment也必须相应改动: $Z3{D:-)
[5]n,toAh
template < typename Left, typename Right > pj$kSS|m6-
class assignment Yl=-j
{ >[;L.
Left l; 8nwps(3
Right r; r7FJqd
public : @`ii3&W4
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2R W~jn"
template < typename T2 > ^SK!?M
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } *c
9S.
} ; HPg%v|
N`~f77G
同时,holder的operator=也需要改动: +S WtHj7e
N 1ydL
template < typename T > Z5
7.+z<
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const DTa!vg
{ >!Xj%RW
return assignment < holder, T > ( * this , t); _-rC]iQJ55
} DF
UTQ:N
;y-:)7J
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。 jib pZ)
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &xZSM,
)+ 'r-AF*
return l(rhs) = r; UyFC\vQ
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。 4sW'pH
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u%lUi2P2E
kP'm$+1or
template < typename Tp > UD.ZnE{"
class constant_t efE=5%O
{ ":q+"*fy
const Tp t; T8&eaAoo
public : 97~>gFU77#
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} TZGk[u^*
template < typename T > jFip-=T{4
const Tp & operator ()( const T & r) const
e<(6x[_
{ o1"N{Eu
return t; d]:G#<.
} c,O;B_}M]
} ; +TX4,"
pjl>ZoOM
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RR'sW@
下面就可以修改holder的operator=了 #c":y5:
v+}${h9
template < typename T > __zHe-.m
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 9C=*>I27?
{ IZ\fvYp
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); /DP0K
@%
} 8_o~0lb
gf?N(,
同时也要修改assignment的operator() i=1crJ:
i+pQ 7wx
template < typename T2 > c&,q`_t
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } oz]&=>$1I
现在代码看起来就很一致了。 \
\Tz'>[\
tCm]1ZgRW
六. 问题2:链式操作 f/s" 2r
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9|[uie
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 bub6{MQW8e
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 zG8g}FrzG;
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 NqGSoOjIO2
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O&&_)
~<~
~C#R
template < typename T > 74N3wi5B
struct result_1 Z`86YYGK
{ t\a|Gp W
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p&5>j\uJ1&
} ; y/kB`Z(Yj
CJ7S5
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: qVI0?B
x
=9W\;xE S
template < typename T > }/h&`0z`
struct ref t72rCq QC
{ KU*aJl_n,
typedef T & reference; 4=EA3`l
} ; 7S^G]g!x
template < typename T > 8qaU[u&$
struct ref < T &> SH#*Lc
{ -(>Ch>O
typedef T & reference; ,,+4d :8$
} ; as('ZD.9
-|f0;Fl
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /AyxkXq
s$?LMfT
template < typename T > &CSy>7&q