一. 什么是Lambda Hu$JCB-%
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BmCBC,j<v>
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, (:|1h@K/R
"oT]_WHqo
lsB.>N lU
PF:E{_~
class filler *|)O
{ 'd9cCQ}
public : dx"9jFn
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} <u2iXH5w
} ; "Kf4v|6;
Q&?B^[N*Q
$kn"S>jV
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: l6HT}x7OiH
09Y:(2Qri
P:c'W?
a`S3v
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); _Uup*#m
wI2fCq(a0
2Q[q)u
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 3H,>[&d
)-S;j)(+
T%1Kh'92
5
OF*PBZ
二. 战前分析 q??N,
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 B \>W
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ^j]"5@f
pOIfKd
t)b
/c:ql
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ??XtN.]7
/* --------------------------------------------- */ zK&J2P`
vector < int *> vp( 10 ); f9J]-#I if
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u
%&4[zb
/* --------------------------------------------- */ ~,reS:9RZ
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); @wW)#!Mou
/* --------------------------------------------- */ vmT6^G
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 2Jn?'76`
/* --------------------------------------------- */ WvHy}1W
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); IR<*OnKn
/* --------------------------------------------- */ nF{>RD
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); p0j-$*F
f`_6X~
p
]\oE}7K%r
5c3&4,,eR
看了之后,我们可以思考一些问题: "aeKrMgc6V
1._1, _2是什么? }o9(Q8
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。 [NguQ]B.
2._1 = 1是在做什么? N;XJMk_ H
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。 |NaEXzo|qY
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。 +/2:
]e]hA@4
_D."KU|
三. 动工 ;#6j9M0
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R=s^bYdoy
v9vY#W
QD*(wj
(1?k_!)T
template < typename T > CiC@Z,ud`
class assignment p?eQN
Y
{ HZzdelo
T value; C**kJ
public : J|[`8 *8
assignment( const T & v) : value(v) {} PVUNi: h
template < typename T2 > X.<2]V7!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } nv"D
} ; ?c#v'c^=h
sK`pV8&xq
b:(*C
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Cr%6c3aQ
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Nyo,6 AA
8??%H7~
qGc>+!y
MA5BTq<&
class holder ?3Dsz
{ A49HYX-l
public : }-ysP$
template < typename T > j8#B
assignment < T > operator = ( const T & t) const >l|dLyiae
{ K>fY9`Whm
return assignment < T > (t); @ei:/~y3
} + Ek('KOF
} ; IDr$Vu4LCW
E[E[Za^Y
RVb}R<yU+
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Z
)dz
&li&P5!i
static holder _1; ,c'a+NQ_t
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @^93q
@Xe[5T
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); FR@##i$
而不用手动写一个函数对象。 B~2\v%J
p&ml$N9fd
v_Y'o
_
4>xv7
四. 问题分析 #3act)m
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 -QUvd1S40
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Qr
l> A*
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _w>9Z>PR
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 cYMlcwS
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Q!dNJQpb
S[W|=(f9
五. 问题1:一致性 1ssEJ;#s
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0q
^dpM
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +R?d6IjH
;qT7BUh(%
struct holder
[{!5{k!
{ )51H\o
// 8y,
]>n
template < typename T > xkzC+ _A
T & operator ()( const T & r) const b bO1`b-
{ 3xnu SOdh
return (T & )r; |k^ *
} (j;6}@
} ; " |l-NUe
\aG:l.IM0
这样的话assignment也必须相应改动: 4l*4wx""v
H:HJHd"W
template < typename Left, typename Right > L'Fy\K\
class assignment kf<5`8
{ *FT )`
Left l; 13nXvYo'
Right r; "m:4e`_dz
public : D*R49hja{
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tgbr/eCoU
template < typename T2 > zbDM+;
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } '
Z}/3 dp
} ; Gp/yr
q={\|j$X
同时,holder的operator=也需要改动: SlZ>N$E
/hMD
Me
template < typename T > p7;/| ]o3
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const |VL(#U
{ 8Dq;QH}
return assignment < holder, T > ( * this , t); 0FV?By
} LGm>x
-a[]#v9
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v*7lJNN.
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 75V?K
Gq/f|43}@O
return l(rhs) = r; @ 0RB.-
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 zU9G:jH
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q7 Clr{&
C +%&!Q
template < typename Tp > %?3\gFvBo
class constant_t 3S'juHTe
{ LA.xLU3
const Tp t; 6%B5hv24v
public : lll]FJ1
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +89s+4Jn
template < typename T > bt,^-gt@
const Tp & operator ()( const T & r) const ='0f#>0Q
{ #D$vH
return t; *|RQ
)
} )k8=< =s
} ; YolO-5
-m:i~^
u
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Jn>7MuG
下面就可以修改holder的operator=了 `!j|Ym
v^h
\E+@
template < typename T > P/'~&*m-
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const cia4!-#
{ I"]5B
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); JxP=[>I
} XK
(y ?Y1
l0 H,TT~2
同时也要修改assignment的operator() D/w4u;E@
?5qo>W<7
template < typename T2 > 2@
>04]
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } T7AFL=
现在代码看起来就很一致了。 /]Fs3uf
#cBt@SEL'
六. 问题2:链式操作 -BNlZgk-^
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V6,D~7
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。 y#AwuC K
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。 Eg"DiI)7
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。 FBM 73D@`
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T{={uzQeJJ
u":D{+wC|
template < typename T > Ey77]\
struct result_1 g<