一. 什么是Lambda nBHnkbKoy
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L=q+|j1>
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, tZ `z
Q$:![}[(
:>TEDy~O%
U Z|HJ8_
class filler h$.:Uj8/
{ :WSDf VX
public : L0&RvI#
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} Y`o+XimX
} ; O~59FuL
ep=qf/vd<
C4hx@abA
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: J|X
6j&-
TQ`Rk;0R
A |3tI
vfl5Mx4
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); -T&.kYqnb$
jS+AGE?5e
Nnk@h
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #
eCjn
n Ps7c %
e"'#\tSG
B Ce|is0
二. 战前分析 K-f1{ 0
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。 x5QaM.+=J
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 F29va
?gPKcjgoH!
5Q 'i2*j
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); j6
/* --------------------------------------------- */ MY/3]g<
vector < int *> vp( 10 ); <JV"@H=
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Hewd4k
/* --------------------------------------------- */ NM0tp )h
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); p|Q*5TO
/* --------------------------------------------- */ u~3%bJ]
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); cZ(elZ0~
/* --------------------------------------------- */ GEEW?8
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); Fe.t/amS/
/* --------------------------------------------- */ 8ZCo c5
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); QT9n,lX
lip[n;Ir>
quvanxV-L
kKPi:G52F
看了之后,我们可以思考一些问题: H*bs31i{
1._1, _2是什么? {tThy#
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。 jS;J:$>^
2._1 = 1是在做什么? iA0q_( \X
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Fbu5PWhlc
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 C-8qj>
y!5$/`AF
Qfky_5R\
三. 动工 $5v0m#[^
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .<z!3O&L
,ZQZ}`x(
h'$QC )P
1Nu1BLPm
template < typename T > 4QIE8f
Y
class assignment +4\U)Z/\
{ O:{U^K:*
T value; l~D N1z6`
public : K_
lVISBQ
assignment( const T & v) : value(v) {} A<\JQ
template < typename T2 > ,+g&o^T
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } ~+<olss_
} ; XX1Il;1G#
hLDA]s
lQfL3`X!
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k<RZKw Qc
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OEPa|rb
Sa"9^_.2#
\uME+NF
k'$!(*]\b
class holder R.LL#u};
{ l88A=iLgv
public : U$H@ jJ*
template < typename T > 5/gDK+%4D(
assignment < T > operator = ( const T & t) const ;f,c't@w
{ _U{([M>;
return assignment < T > (t); )RYG%
} tA$)cg+.
} ; &TG5rUUg
GpbC
M~x
^`SA'F,
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: s4 %(>Q
OG3/-K 8R
static holder _1; +,50qN:%[
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @<M*qK1h
4f~["[*ea
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); "+?Cz!i
而不用手动写一个函数对象。 j#0j)k2Q
D;Gq)]O
+>7$4`Nb2
!:LJzROh
四. 问题分析 1Uf*^WW4
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。 k>E`s<3
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。 0W`LVue
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;nmM7TZ;
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $jd<v1"o
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2X-l{n;>
)'Wb&A'
五. 问题1:一致性 h{lDxOH*
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .bf<<+'o
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7GZgu$'
}.)s%4p8
struct holder 69kJC/1+l
{ `\<37E\N}
// NHw x:-RH
template < typename T > Q36)7=at
T & operator ()( const T & r) const 5j"1z1_&
{ gQ~5M'#
return (T & )r; /?"8-0d
} ql5x2n
} ; ,J mbqOV?!
?p[O%_Xf
这样的话assignment也必须相应改动: R*1kR|*_)
5 waw`F
template < typename Left, typename Right > vMSW$Bx ;
class assignment Oajv^H,Em
{ L6
6-LMkH
Left l; :^C'<SY2Gs
Right r; ;52'}%5
public : *i$ePVU
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F5gObIJtuY
template < typename T2 > #
Oup^ o@
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } <
/p8r
} ; }xn_6
% U`xu.
同时,holder的operator=也需要改动: 1
[z'G)v
#~?kYCtC)
template < typename T > ;n#%G^!H
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const yno(' 1B@
{ sCH)gr@gJ^
return assignment < holder, T > ( * this , t); KSs 1CF'i
} us)*2`?6t
}dSFAKI2dM
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。 ),@f6](
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UWG+#,1J.\
_JGs}aQ
return l(rhs) = r; qFRdg V>8
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。 ((DzUyK
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5K56!*Y
pe04#zQK
template < typename Tp > |qjZ38;6
class constant_t oJ;rc{n-
{ _Sj}~H
const Tp t; ysXx%k
public : ;\b@)E}
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PjqeE,5
template < typename T > Wr|G:(kw\!
const Tp & operator ()( const T & r) const eG]a zt
{ ~I_owCVZ
return t; BD;H
} H:oQ
} ; o$_93<zc
y8s=\`~PR
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -wr(vE,
下面就可以修改holder的operator=了 SN]LeXesS
/8 CY0Ey
template < typename T > M'jXve(=yF
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const sk X]8
{ ku.A|+Tn
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); WfVMdwz=
} !L\'Mk/=A
Rl@$xP
同时也要修改assignment的operator() VuWib+fT
F1u)i
template < typename T2 > E/O5e(h
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } jUY+3"?
现在代码看起来就很一致了。 ju{%'D!d9
!$kR ;Q"/
六. 问题2:链式操作 h[U7!aM
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O~'FR[J
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 G(OFr2M
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vl5){@
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %8D?$v"#Z
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %,? vyY
L+R>%d
s
template < typename T > XS/n>C
struct result_1 f-+.;`H)T
{ d.\PS9l
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =R9*;6?N
} ; #]zhZW4
nLd~2qBuv
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: 5bfb!7-[i
Kq7C0)23
template < typename T > aL)Hv k:
struct ref U"x~Jb3]O
{ j`9Nwa
typedef T & reference; d pn3 (
} ; ak2dn]]D
template < typename T > wP`sXPSmIu
struct ref < T &> ]L(54q;W
{ )*HjRTF6G
typedef T & reference; ,>w}xWSYpG
} ; b7v dk
=c]a
{|W?
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4?]ZV_BD
Bm<^rhJ9
template < typename T > UT;4U;a,m
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 85C#ja1&