一. 什么是Lambda ^%l~|w
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7|4hs:4mD
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, VeK^hz
R^Z
PhBdm'
<YX)am'\y
EH))%LY1y
class filler AffVah2o:
{ bl@0+NiM
public : P'f0KZL;
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} %zj;~W;qPH
} ; _/;k;$gDp
fFP>$
M`IiK+IoU
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: [DrG;k ?
RDU,yTHq
)9'eckt
Kq!E<|yM
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); k^3 ?Z2a
6J. [9#
i!8 o(!I
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S~jl%]
wn*<.s
XrR@cDNx{
R^zTgyr
二. 战前分析 tY$
.(2Ua
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。 XE8~R5
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 yNp l0 d
|lH~nU.*
weQC9e~d{-
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); c\GJfsVk
/* --------------------------------------------- */ lK;/97Ze
vector < int *> vp( 10 ); c%1<O!c
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dhl[JC~ _
/* --------------------------------------------- */ ,arFR'u>
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); qc^u%
/* --------------------------------------------- */ ]{0R0Gr94
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 5G.A\`u%
/* --------------------------------------------- */ 2`4'Y.Qf
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); pT Yq#9
/* --------------------------------------------- */ ~d oOt
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ;{b 1'
GRpS^%8i@
\ZdV|23
J/(3:
a>
看了之后,我们可以思考一些问题: M$O}roOa
1._1, _2是什么? @l3L_;6a
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 g Z3VT{
2._1 = 1是在做什么? S<^*jheO5
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 1_vaSEov
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #;. tVo I
5=CLR
i9}n\r0=c
三. 动工 _2{i}L
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: M7vc/E}]n
/|] %0B
MsOO''o
#W<D~C[I _
template < typename T > `X?l`H;#
class assignment =L~,HS(l,
{ .v[8ie
T value; k1y&'3%
public : eK\ O>
assignment( const T & v) : value(v) {} <Q)6N!Tp^
template < typename T2 > ,lm.~% }P*
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } CFD& -tED&
} ; Z[8{V
1fRYXqx
#p~tkQ:'1
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fx|$(D@9
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K1RTAFf /
w2y{3O"p=
qA:CV(Z
#tG/{R
class holder m;o \.s
{ N3E Qq~lX
public : drTX
template < typename T > ]5D?Sc#-
assignment < T > operator = ( const T & t) const (PU0\bGA
{ ry}CND(nB
return assignment < T > (t); 2vWJ|&|p
} {>>ozB.
} ; /Kb7#uq
<x DD*u
7dI+aJ
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<)(iU
l epR}
static holder _1; n5"rSgUtE
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MdT'xYomzQ
"XMTj <D
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); csT_!sII
而不用手动写一个函数对象。 oH!sJ&"#_
-tZ2
N
DIodQkF
h";G vjy
四. 问题分析 0iqa]Am
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。 YMLo~j4J
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。 =UA-&x@
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AS`0.RC-
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i%>]$*
下面我们可以对这几个问题进行分析。 My'M~#kO,
g"]%5Ow1
五. 问题1:一致性 MzYTEe&-L
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K,%H*1YKK
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 bG67TWY)
]"q[hF*PM
struct holder kvv-f9/-
{ sIdo(`8$
// G+AD
&EHV
template < typename T > }Y[Z`w
T & operator ()( const T & r) const yAR''>
{ <M=U @
return (T & )r; EnA) Rz
} 8dq{.B?
} ; Ki}PO`s
l/[@1(F
这样的话assignment也必须相应改动: 6G7B&"&
6#6Ve$Vl]
template < typename Left, typename Right > P1=bbMk
class assignment Q[scmP^$^
{ *RUB`tEL
Left l; *fW&-ic
Right r; 1gts=g.
public : PHi'&)|
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `da6}Vqj:
template < typename T2 > j[m\;3Sp
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } [yL%+I
} ; n_AW0i.
D; H</5#Q
同时,holder的operator=也需要改动: HD ?z
t*zve,?}
template < typename T > 9fMg?
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const vLDMa>
{ T,Cq;|g5E
return assignment < holder, T > ( * this , t); e'(n ^_$nl
} HI#}M|4n
yfiRMN"2
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。 je9[S_Z:Y
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qi`*4cas*A
TgJx%
return l(rhs) = r; @jN!j*Y H
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。 oiJa1X
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H.XD8qi3W
4otB1{
template < typename Tp > MG[?C2KA/
class constant_t ] $$ciFM
{ 'SYj Ehvw
const Tp t; 8<0H(lj7_
public : 4o9#B:N]J
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2$yKa5SaX
template < typename T > s) u{A
const Tp & operator ()( const T & r) const *W y0hnr;]
{ /$\yAOA'y
return t; ~e{AgY)
} Zg5@l3w
} ; ipjl[
^TVy:5Ag
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8xDSeXh;
下面就可以修改holder的operator=了 FlOKTY
Ko\m8\3?fK
template < typename T > %FT F
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const DGO_fR5L
{ ,(N&%
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); Ayc}uuu
} jMcCu$i7
yrR<F5xge
同时也要修改assignment的operator() u Y V=
g v&xC 6>
template < typename T2 > SLSJn))@!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } Yt++?
现在代码看起来就很一致了。 ;Y?7|G97*S
W!4GL>9m}A
六. 问题2:链式操作 %N|7<n<S
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `XP]y=
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。 $7jJV (B
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。 g (ZeGNV8
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。 mJc'oG-
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2[[pd&MJZ
{O5;V/00}
template < typename T > tB &D~M6[
struct result_1 vs{i2!^
{
8yOzD
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; oPk 2ac
} ; 1oFU4+{ 4
sw' 20I
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: Q6_!I42Y`
~kS~v
template < typename T > k^ B'W{
struct ref "@
Zy+zLU
{ Kk!D|NKLC
typedef T & reference; F04`MY"
} ;
kej@,8
template < typename T > KOV^wSwS
struct ref < T &> -qs.'o
;2
{ qe"5&