一. 什么是Lambda zh$}~RG[
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 c,Euv>*`
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, a"av#Y
i_kE^SSgm
WsFk:h'r
tV9LD>3
class filler ](B@5-^
{ nkv(~ej(
public : @vMA=v7a
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} kqb0>rYa
} ; 9
C{;h
4G@nZn
\j2;4O?`
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: zd_HxYrN
X]loJoM9
| ea~'N1
7?v#'Ies
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 2qi'g:qe
f,z P*
SSBg?H 'T
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?+c`]gO7N
~O 3D[PNW~
xvNo(>
{"vkji>
二. 战前分析 W-
$a
Y2
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 >|Q:g,I
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 NWfAxkz{/
XM<KF&pVB
x"4} isp<
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 );
<}jPXEB"
/* --------------------------------------------- */ E(Rh#+]Y5
vector < int *> vp( 10 ); L'i-fM[#
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Kd3?I5t
/* --------------------------------------------- */ iU+nqY'
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); aS}1Q?cU
/* --------------------------------------------- */ &t(0E:^TRU
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); N4K8
u'f^
/* --------------------------------------------- */ ^+SkCO
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); PS
S?|Vk
/* --------------------------------------------- */ OquAql:
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 3K@@D B6
O9(r{Vu7u
`Y40w#?uW
GFk1/ F
看了之后,我们可以思考一些问题: zciCcrJ
1._1, _2是什么? K1?Gmue#I
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -S%x
wJKM
2._1 = 1是在做什么? +fKtG]$
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。 '<iK*[NW
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。 qEUT90
._z'g_c(
P%Ay3cR+E
三. 动工 i77GE
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Q>qFM9Z
~Cc.cce5
% p?brc
QIB>rQCceo
template < typename T > IgL_5A
class assignment 6O2=Ns;J6
{ 7:NmCpgL!
T value; Q6C-4ja
public : 'z=:[#b
assignment( const T & v) : value(v) {} XA_FOw!cX
template < typename T2 > +~nzii3
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } _U|7'^ |
} ; M!M!Ni
=\,
qP
f DgD@YC D
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %m{U&
-(l@
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <uP^-bv;(
5wC* ?>/
]>i~6!@
lo&#(L+2
class holder W&"|}Pi/
{ .wrL3z_
public : $\a5&1rl
template < typename T > :Zw@yt
assignment < T > operator = ( const T & t) const MVv1.6c7Y
{ {}>n{_
return assignment < T > (t);
Aw!gSf)
} ^]p
} ; 7yI@"c#O
ps:f=6m2
*B)yy[8j+
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;P?q2jI
tZWrz
e^
static holder _1; M] V.!z9B
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {Z{o"56f
zGcqzYbuA
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); (3,.3)%`
而不用手动写一个函数对象。 &B{8uge1
|-2}j2'
+$z]w(lb T
t@bt6J .{
四. 问题分析 !$XHQLqF2
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ZC^C
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 }UyQ# U
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x4a:PuqmGG
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6er(% 4!
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vC/[^
?T:
jk4+
五. 问题1:一致性 \ SCy$,m
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?| `kN#4p
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~KIDv;HSb[
+zOOdSFk.
struct holder zxZtz
{ q<=:
>?
// Xwu.AVsr
template < typename T > D>T],3U(H
T & operator ()( const T & r) const |@VF.)_
{ v$|mo;6
return (T & )r; }3/~x
} J>S3sP
} ; *ftC_v@p5
h!]"R<QQdu
这样的话assignment也必须相应改动: s'a= _cN
;\)=f6N
template < typename Left, typename Right > fJ80tt?r
class assignment %EbiMo ]3B
{ :9d\Uj,
Left l; ZKbDp~
Right r; Db03Nk>#
public : K!8zwb=fq
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m24v@?*
template < typename T2 > +GNWF%
zN
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } !)H*r|*[
} ; '?/&n8J\
,=w!vO5s
同时,holder的operator=也需要改动: m^Lj+=Z"
6517Km 4-
template < typename T > M?6;|-HH
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const x(r+P9f\<
{ 99ASIC!
return assignment < holder, T > ( * this , t); KjR4=9MD
} Uxl(9 6
L=1~ f-
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。 $-pbw@7
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mc@M ,2@D
{K.rl%_|N
return l(rhs) = r; iK}v`xq
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 H*U`
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]O{_O&w
NtZ6$o<Y
template < typename Tp > ,Q2N[Jwd$
class constant_t Sni=gZ K
{ #3.)H9
const Tp t; 71iRG*O
public : @&R1wr1>I5
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ILG?r9x
template < typename T > m4**>!I
const Tp & operator ()( const T & r) const 1MQ/r*(
{ DzDj)7
return t; 1$["79k
} 23E0~O
} ; 5d
5t9+t
O3_B<Em
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 co]Gmg6p
下面就可以修改holder的operator=了 Va9q`XbyO
T^)plWw
template < typename T > Xem| o&
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const i:Mc(mW
{ G,DOBA
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); "a(1s},
} 6VR18Y!y
rF8
hr
同时也要修改assignment的operator() 3q~Fl=|.o
F.KrZ3%4iB
template < typename T2 > {!K;`I[]v
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); }
^CQ1I0
现在代码看起来就很一致了。 O)5#Fcp(
]gP8?s|
六. 问题2:链式操作 'Oy5e@G+?
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rt.[,m
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。 i[=C_+2
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。 .~<]HAwq
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。 y&rY0bm
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <9 },M
4I ,o&TK
template < typename T > pN k8! k
struct result_1 7\/u&
{ I@PJl
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,8`O7V{W
} ; #:W%,$9\P
A}4t9|/K6
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: C"No5r'K3
+!$dO'0nt,
template < typename T > :@e\'~7sH
struct ref %c0z)R~
{ MgnE-6_c
typedef T & reference; w
a.f![
} ; |uQ[W17^N
template < typename T > (w2(qT&