一. 什么是Lambda q/YO5>s15
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z@:R'u2Lk
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, 5 s2/YG=
>5]w\^QN9_
"[]J[!}x
L2y{\<JC"
class filler mZ
t:
{ C;!h4l7L
public : P~*v}A
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} <Xj
,>2m;
} ; Aq P\g k
l_*:StyR+
X`n*M]
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: g.O? 1bebe
v&ZI<Xt+
9!6yo
@sb00ad2q
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); /B9jmvj`
bk-aj'>+
u&Dd9kMz
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iJK rNRj
4K*DEVS
]z /
'Xzi$}E D
二. 战前分析 ?GGh )";y
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 nnO@$T
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 g|l|)T.s
+^.Q%b0Xx
`<l|XPv
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); (G6N@>V(`
/* --------------------------------------------- */ TMQu'<?V
vector < int *> vp( 10 ); O/R>&8R$
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y0XI?Wr
/* --------------------------------------------- */ } "ts
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); 1&}^{ Ys
/* --------------------------------------------- */ V5ihplAk
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); OKq={l
/* --------------------------------------------- */ _A/ ]m4
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); k-vxKrjZ/
/* --------------------------------------------- */ ;R?9|:7
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); |tS~\_O/
cB[.ET$
?|9$o/Q}
/L"&'~
看了之后,我们可以思考一些问题: ;42D+q=s
1._1, _2是什么? ;w}5:3+
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。 w]0jq
U6
2._1 = 1是在做什么? gBG.3\[
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。 >(HUW^T/9z
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。 9w FQ<r
KGX?\#-
U!x\oLP
三. 动工 QcQ|,lA.HI
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;EfMTI}6K
KPA5 X]
MXhRnVz"W
57b;{kl
template < typename T > VI`x
fmVOQ
class assignment way-Q7
{ X_eV<]zA+
T value; |"Oazll
public : MPd#C*c
assignment( const T & v) : value(v) {} /_554q
template < typename T2 > Lsozl<@
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } %rRpUrnm
} ; VU*{E
SVo`p;2r
T't^pO-`
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v+=_
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J=U7m@))Y#
K` 2a{`
?Xo9,4V1
X|wXTecg*|
class holder #Y*AG xk
{ F'#e]/V1
public : ;mb
6i_
template < typename T > |E]YP~h
assignment < T > operator = ( const T & t) const }q
?iJ?P
{
Z{n7z$s*
return assignment < T > (t); /bylA`IMW
} `"CF/X^
} ; uS|Zkuk[!
u;:N 4d=f'
\9/n~/{
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: yK&)H+v
q+o(`N'~G
static holder _1; MU&5&)m
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "v3u$-xN1
aV(*BE/@F
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); lv ^=g
而不用手动写一个函数对象。 I/)dXk~
/HDX[R
pp[? k}@
m|"MJ P
四. 问题分析 *qBMt[a
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。 Qzh:*O
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。 R/O_*XY
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1ck2Gxn
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W^+bgg<.
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =8dCk\/
R4JO)<'K&
五. 问题1:一致性 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?| }u+R,@l/
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e:V,>RbC0s
]@?3,N
struct holder z4J-qK~2
{ |ns^'q
// HKcipDW
template < typename T > xHr
T & operator ()( const T & r) const h=4{.EegG&
{ 9Jk(ID'c
return (T & )r; v @N8v
} KQ9:lJKr
} ; t8)Fkx#8}
{fN_itn
这样的话assignment也必须相应改动: TPEZ"%=Hg
iZyk2kc
template < typename Left, typename Right > \K?./*
class assignment esu6iU@
{ 3iEcLhe"4
Left l; BS|-E6E<
Right r; dadMwe_l0
public : w pCS]2
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (x$k\H
template < typename T2 > ?I@3`?'
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } wc,y+C#V
} ; Mm[%v
t40
&1':s|c
同时,holder的operator=也需要改动: Jc%>=`f
@g= A\2
template < typename T > 1k/l7&n"
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const dnaf>G3
{ z!L0j+
return assignment < holder, T > ( * this , t); |XH3$;=*h
} ;5% &q6&a
UZAWh R
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。 Dk"M8_-_
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1[Mr2 @
s{:
Mu~v
return l(rhs) = r; g*tLqV
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。 _fyw
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 25~$qY_
sw@2
?+
template < typename Tp > .N+xpxdG,
class constant_t IkZ_N #m
{ #b" IX`5
const Tp t; YJ6vyG>%C
public : '
R@<4Ib|
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} */+s^{W7
template < typename T > Y3zO7*-@
const Tp & operator ()( const T & r) const ;_SS3q
{ 1Ev+':%
return t; IIR?@/q
} 2b"5/$|6
} ; bT*4Qd4W
nRE}F5k
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1aDDl-8,
下面就可以修改holder的operator=了 yR$_$N+E
( gFA? aD<
template < typename T > &sNID4FR
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const aw4+1.xy
{ T8(wzs
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ^+wzm2i
} t/D
Q<B_
1*jL2P]D
同时也要修改assignment的operator() :hr@>Y~r
k2WO*xa*
template < typename T2 > ~R8yj(
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } @}Z/{Z[@
现在代码看起来就很一致了。 % b&BLXW
/uc/x+(_
六. 问题2:链式操作 W|Tew-H{h_
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #~f+F0#%?
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。 2Ee1mbZVw8
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。 @/u`7FO$&
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 +UsR
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,TtDCcjd%f
w+Z};C
template < typename T > :y
%~9=
struct result_1 ^MW%&&,BL
{ (qP$I:Q4]v
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R
_Y&Y-
} ; 5q#|sVT7R
yk)j;i4@
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: 4Qo1f5>N
B<&_lG0s