一. 什么是Lambda 2etlR
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?m~x%[Vn
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, xRaYm
v`v+M4upC
?]P&3UU>0z
_$fxo D9
class filler m6IZGl7%
{ kSI,Q!e\
public : jl7e6#zu
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} EoOrA@N
} ; (tVY
/(~#
IE,g
[n< U>up
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: TmQ2;3%
Wt4!XV
uIWCVR8`Y
1)
@Wcc.
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); :X;8$.z
4vy!'r@
|d,1mmv@K
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g[eI-J+F
_ROe!w 1
~&KfJ
6QxLHQA
二. 战前分析 "M? (Ax
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。 NtA}I)'SWU
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 lhxhAe
KUly"B
=B?uNo e
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); @l@lE0
/* --------------------------------------------- */ UO!OO&l!
vector < int *> vp( 10 ); !\"C<*5
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !CsoTW9C:
/* --------------------------------------------- */ SJy? ^
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); f|b|\/.=
/* --------------------------------------------- */ \(;5YCCE
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); E^|b3G6T
/* --------------------------------------------- */ QY{f=
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); b [u_r,b
/* --------------------------------------------- */ ,:,c
kul
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 9OTw6
: ;d&m
#s]]\
#}B~V3UD
看了之后,我们可以思考一些问题: b%v1]a[
1._1, _2是什么? Q2Q`g`* O:
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。 }>p)|YT"/
2._1 = 1是在做什么?
3g5i5 G\
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。 qed;
UyN
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。 =Qz8"rt#
zlXkD~GV
]Mtb~^joG
三. 动工 t[^}/
S
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X@\! \
np)-Yzr
_@d.wfM
!E$S&zVMQ
template < typename T > 55yP.@i9J
class assignment ^@tn+'.
{ 5g/WQo\
T value; D6v0n6w
public : 57HMWlg
assignment( const T & v) : value(v) {} *emUQ/uvf
template < typename T2 > P~]BB.tog
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } !'PPj_Hp]
} ; O81})r*Y
fTH?t_e
[#)$BXG~y
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 N"2@yaN
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lffw7T~
Pp26UWW
Omh(UHZBB
mX "z$
class holder ~v<r\8`OI2
{ r_R|.fl<[
public : rT"8e*LT
template < typename T > BD9` +9
assignment < T > operator = ( const T & t) const ;((gmg7,
{ L5eaQu
return assignment < T > (t); 27Lya!/
} [#14atv
} ; P;A"`Il
~ae68&L6
W'6*$Ron
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: &<v#^2S3
Z\@vN[[
static holder _1; YF."D%?
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K=!J=R;
G\Sd!'?p
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); |e+I5
而不用手动写一个函数对象。 46$u}"E
q>H!?zi\Hy
(}Gl'.>\M
\8<bb<`
四. 问题分析 W]rXt,{&
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。 I.\u2B/?
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。 4jar5Mz
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z0E+EMo
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fzw6VGTf
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )B8[w
hgsE"H<V
五. 问题1:一致性 N*@bJ*0
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?| *d(wOl5[
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i(Y P(8
[q_Yf!(m-
struct holder Z1q'4h=F.
{ CZ1tqAk-
// uwf3
template < typename T > d~28!E+
T & operator ()( const T & r) const Hm4lR{A
{ Tm`QZh3
return (T & )r; (VC_vz-
} {Y\hr+A
} ; ,`H=%#
'jmcS0f
-
这样的话assignment也必须相应改动: dJCu`34Y'|
sRY: 7>eg
template < typename Left, typename Right > @ZT25CD
class assignment +mAMCM2N
{ T@k&YJ
Left l; ?#]c{Tlpz
Right r; >5]Xl*{H)
public : vA+ RZ
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `W|2Xi=^5
template < typename T2 > "7gS*v,r
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } x)V.^-
} ; \Lh,dZ}d
r;S%BFMJS
同时,holder的operator=也需要改动: #JTi]U6`
xazh8X0P
template < typename T > zwAuF%U
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const YS~\Gls%
{
!y*V;J
return assignment < holder, T > ( * this , t); "hQV\|!\
} v*#Z{)r
)vy<q/o+
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。 O|av(F9
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <!=TxV>}A
,riwxl5*E/
return l(rhs) = r; B#q5Ut
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。 zRsA[F#
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: orTTjV]_m
-6)ywq^{z
template < typename Tp > VX;u54hS
class constant_t '8%aq8
{ ~ocd4,d=
const Tp t; R_Eu*Quj
public : zSkM8LM2
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z.[L1AGa|s
template < typename T > l;?.YtMg
const Tp & operator ()( const T & r) const M: `FZ}&L
{ 9>zN 27
return t; t7-sCC0
} z*x6V0'yt
} ; 5X~ko>
}rGDM
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 sU{+.k{
下面就可以修改holder的operator=了 FeCQGT
K$(U>D|
template < typename T > WgY\m&
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const vqL{~tR
{ sW=@G'}3
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); nPv2: x
} mM}|x~\R
w*bVBuXs
同时也要修改assignment的operator() 0<i~XN0g
o AQ92~b
template < typename T2 > =OjzBiHR
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } /=Xen
mmS
现在代码看起来就很一致了。 +mxs jcq0
6W#+U<
六. 问题2:链式操作 Ro%S_!
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]qpcA6%a|
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。 ;tKL/eI
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。 W#??fae
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。 3bPVKsY
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct }Efp{E
O4-UVxv}
template < typename T > 9|#h )*
struct result_1 _&B