一. 什么是Lambda 70gg4BS
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lu\o`m5wF
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, +++pI.>(*Q
649 !=
7k8n@39?
j~av\SCU*
class filler VV3}]GjC
{ QTJu7^O9
public : {[OwMk
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 1=GI&f2I
} ; kA?_%fi1
E%pz9gcSx
UZxmhsv
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: c. K =(y*
CY"i-e"q<Q
a5c'V
';YgG<u
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); oN,s.Of
dk5|@?pe
Bq}x9C&<
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DZ`k[Z.VZ
=Viy^ieN$
F8mC?fbK9
Yv\!vW7I
二. 战前分析 knHv?#
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。 [#b2%G1
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 #uvJH8)D
"dCzWFet
;bjnL>eW
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); .]t5q%}j
/* --------------------------------------------- */ /=T"=bP#/
vector < int *> vp( 10 ); L]-w;ll-
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;iX<`re~
/* --------------------------------------------- */ YMB~[]$V<
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); /&s}<BMHU
/* --------------------------------------------- */ Y`li> .\
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); >)Dhi+D
/* --------------------------------------------- */ otriif@+Z
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); zB)%lb
/* --------------------------------------------- */ >{&A%b4JF
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 4F#%f#"
R}%8s*
8F6h#%9
tY_5Pz(@
看了之后,我们可以思考一些问题: UzQ$B> f
1._1, _2是什么? ;h=S7M9.
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。 (_8#YyW#
2._1 = 1是在做什么? sBjXE>_#)
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。 0X"\ a'M_
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。 uw_?O[ZA[
J W"
uLW/f=7L
三. 动工 )x\z@g
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i\x~iP&F$
Alu5$6X
_}=E^/;(
i^g~~h
F
template < typename T > $I8[BYblB
class assignment &9P<qU^N)
{ g [L
T value; htHv&
public : n`<S&KP|
assignment( const T & v) : value(v) {} eV;me>,
template < typename T2 > G11cNr>*
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 9k`~x1Y)
} ; 6VR[)T%
42@a(#z(U
E+{5-[Zc*$
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *zQOJsg"e
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bXvbddu)}
,}7_[b)&V
FAtWsk*pgY
\R Z3Hh
class holder y4<+-
{ qS]G&l6QF
public : (#u{ U=
template < typename T > \(u@F<s-
assignment < T > operator = ( const T & t) const WOb8"*OM
{ Xp^$
E6YFy
return assignment < T > (t); :~-i&KNk
} Lz6*H1~
} ; 2oB?Dn
}su6izx
s=/^lOOO
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: rw*M&qg!z
p#<nK+6.8
static holder _1; Q\WXi
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VM;g+RRq
)E~mJln
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); taV|YP$
而不用手动写一个函数对象。 F@^N|;_2
<9N4"d!A
IUawdB5CB
,.7vBt6 p
四. 问题分析 ]Zv,
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。 =ZMF ]|
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。 )52#:27F
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )@$
&FFIu
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *1,=qRjL
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )0F^NU
RAOKZ~`
五. 问题1:一致性 lk o3]A3
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?| 6o(lObfo
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 o16~l]Z|f
Hdna{@~
struct holder Nh:4ys!P
{ ]ut?&&*
// s((b"{fFb
template < typename T > k(9s+0qe
T & operator ()( const T & r) const 24O
d] f
{ JU2P%3
return (T & )r; VO|u8Z"
} |VYr=hjo
} ; I1v@\Rb
`\e'K56W6
这样的话assignment也必须相应改动: 4w9F+*-
+7^w9G
template < typename Left, typename Right > At|ht
class assignment %&2B
{ #:I^&~:
Left l; !p"Kd ~
Right r; d3(+ztmG!
public : 2{gwY85:
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x{j+}'9
template < typename T2 > ++gPv}:$X
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ZR2\dH*
} ; -G!6U2*#
`|JI\&z
同时,holder的operator=也需要改动: 4V>vg2
d
K"I{\/x@
template < typename T > GJ>ypEWo
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const l`qP~k#
{ s)Gb!-``
return assignment < holder, T > ( * this , t); 1"d\mE
} C?(y2p`d\
xpz`))w
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 qs "s/$
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6T]Q.\5BZ
~Ji>[#W
K
return l(rhs) = r; WQTendS
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。 @21u I{
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L*IU0Jy>
+Bn?-{h=
template < typename Tp > nE^wxtY
class constant_t k=FcPF"
{ i(z+a6^@|
const Tp t; iPz1eUj
public : R'r|E_
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R rxRa[{Z
template < typename T > C~:b* X
const Tp & operator ()( const T & r) const 7Z
VVR*n|
{ [(!Q-8
return t; Zr5'TZ`$
} #'#4hJ*YC
} ; P mC82"
VBhE{4J
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?3n=m%W,J*
下面就可以修改holder的operator=了 qPp]K?.
2,+@#q
template < typename T > rdFs?hO
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const pDP33`OFh
{ <%he
o
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); rT o%=0P
} 1XQ87~
YBR)s\*
同时也要修改assignment的operator() gca|?tt
s!bHS_\e|
template < typename T2 > RLv&,$$0
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } rnJS[o0
现在代码看起来就很一致了。 Qz'O{f
J&(
六. 问题2:链式操作 EWSr@}2j
.
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ws#hhW3qK
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。 T3 =)F%
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。 zj%cd;
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。 9]"\"ka3>
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <JG Yr 4V
H+nr5!`kz
template < typename T > Z=0iPy,m>
struct result_1 zf}rfn
{ u|(aS^H=q
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9tW3!O^_
} ; (69kvA&|q
O2/%mFS.
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: (2n3exx
>3v0yh_3
template < typename T > w($XEv;
struct ref r#ks>s
{ #d3[uF]OmW
typedef T & reference; y>?k<